Pozorovania hlbokého poľa z JWST sú v rozpore s kozmologickým princípom

Hlboké pozorovania vesmírneho teleskopu Jamesa Webba v rámci JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) jednoznačne ukazujú, že väčšina galaxií rotuje v smere opačnom k smeru rotácie Mliečnej dráhy. Toto nenáhodnosť v smere rotácie galaxie je v rozpore s kozmologickými princípmi, ktoré si vyžadujú počet galaxií rotujúcich v jednom smere je takmer rovnaký ako počet galaxií rotujúcich v opačnom smere. Štandardný kozmologický princíp (CP) zastáva názor, že vesmír je homogénny a izotropný vo veľkom meradle, tj vesmír je rovnaký vo všetkých smeroch, neexistuje žiadna smerová preferencia. Presný dôvod pozorovanej nezrovnalosti nie je známy. možno, kozmologický princíp je neúplný pri zachytení veľkorozmernej štruktúry vesmíru a vesmír začal rotáciou, alebo má opakujúci sa fraktálový vzor.

Kozmologický princíp (CP) je jednou zo základných myšlienok kozmológie. Podľa toho je vesmír homogénny aj izotropný, v dostatočne veľkom meradle, tj vesmír je rovnaký vo všetkých smeroch, neexistuje žiadna smerová preferencia. V kontexte smeru rotácie galaxií štandardný kozmologický princíp znamená, že počet galaxií rotujúcich v jednom smere by mal byť takmer rovnaký ako počet galaxií rotujúcich v opačnom smere. Predchádzajúce štúdie však naznačili, že to tak nie je, a navrhli asymetriu v smere rotácie galaxie. Nedávna analýza extrémne detailných snímok galaxií v ranom vesmíre poskytnutá JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) jednoznačne ukazuje, že väčšina galaxií v hlbokých poliach rotuje v smere opačnom k smeru rotácie našej domovskej galaxie Mliečna dráha.

S JWST môže každý vidieť, že väčšina galaxií v hlbokom vesmíre rotuje opačným smerom ako Mliečna dráha. Ale ako to môže byť? Možno sa vesmír zrodil ako rotujúci, alebo je to možno spôsobené vzdialenosťou a rotačnou rýchlosťou.https://t.co/R4ZuRhgaFn pic.twitter.com/8u3P9iHeJI
— Lior Shamir (@shamir_lior) Februára 27, 2025

Mliečna dráha – galaxia, v ktorej žijeme
1. Naša domovská galaxia Mliečna dráha je špirálová galaxia s plochou štruktúrou v tvare disku.
2. Všetky hviezdy (vrátane slnka) a plyn na disku rotujú okolo galaktického stredu proti smeru hodinových ručičiek (pre pozorovateľa nad galaktickou rovinou).
3. Slnko spolu s celým jeho planetárnym systémom vrátane Zeme sa nachádza v špirálovom ramene Orion-Cygnus asi 25,000 230 svetelných rokov od galaktického stredu a trvá asi XNUMX miliónov rokov, kým dokončí jednu rotáciu okolo stredu.
4. Zem, miesto našich pozorovaní, sa tiež otáča okolo galaktického stredu proti smeru hodinových ručičiek spolu so všetkým ostatným v Mliečnej dráhe.

JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES)
1. Účel: štúdium raného vesmíru
2. Študuje formovanie a vývoj galaxií od vysokého červeného posunu po kozmické poludnie (zodpovedá červenému posunu z = 2–3, keď bol vesmír starý približne 2 až 3 miliardy rokov)
3. Používa infračervené zobrazovanie a spektroskopiu v hlbokých poliach GOODS-S a GOODS-N (GOODS-N sa zhoduje s Hubbleovým hlbokým poľom Sever, zatiaľ čo GOODS-S sa zhoduje s hlbokým poľom Chandra Juh).
4. V prvom roku výskumníci z JADES narazili na stovky kandidátskych galaxií z prvých 650 miliónov rokov po veľkom tresku.

Hlboký prieskum pôvodu veľkých observatórií (TOVAR)
1. Kombinuje hĺbkové pozorovania z troch veľkých observatórií: Hubbleovho vesmírneho teleskopu, Spitzerovho vesmírneho teleskopu a röntgenového observatória Chandra spolu s údajmi z iných teleskopov.
2. Umožňuje astronómom študovať vznik a vývoj galaxií vo vzdialenom ranom vesmíre.
3. má za cieľ zjednotiť mimoriadne hlboké pozorovania z veľkých observatórií NASA (Spitzer, Hubble a Chandra), Herschel a XMM-Newton ESA a najvýkonnejších pozemných zariadení.

Na snímkach hlbokého poľa raného vesmíru zachytených JWST v rámci programu JADES sa zistilo, že počet galaxií rotujúcich v smere opačnom k smeru rotácie Mliečnej dráhy je o 50 % vyšší ako počet galaxií rotujúcich v rovnakom smere ako Mliečna dráha. Existuje teda výrazná asymetria v rozložení smerov rotácie galaxií v ranom vesmíre.

Presný dôvod zodpovedný za pozorovanú asymetriu, ktorá je v rozpore so štandardným kozmologickým princípom, nie je známy. Názor, že „vesmír je vo veľkom meradle homogénny aj izotropný“, nie je dokázaný. Zdá sa, že pozorovania JWST v hlbokom poli to porušujú. Možno je princíp neúplný a nezachytáva správne rozsiahlu štruktúru (LSS) raného vesmíru.

Alternatívne kozmologické modely porušujú predpoklad izotropie podľa štandardného kozmologického princípu, ale vysvetľujú pozorované porušenie symetrie v smere rotácie galaxie. Takýmto alternatívnym modelom je kozmológia čiernych dier (BHC) a teória rotujúceho vesmíru. Podľa toho je vesmír umiestnený vo vnútri čiernej diery v materskom vesmíre. Pretože sa čierna diera točí, vesmír umiestnený vo vnútri čiernej diery sa tiež točí rovnakým smerom, takže takýto vesmír má os alebo preferovaný smer rotácie, čo môže vysvetľovať, prečo väčšina galaxií pozorovaných v hlbokom poli JWST má jeden smer rotácie. Fraktálna štruktúra vesmíru je ďalším alternatívnym modelom, ktorý je založený na predpoklade, že veľkorozmerná štruktúra vesmíru má fraktálnu štruktúru. Opakujúci sa fraktálny vzor neguje náhodnosť vo vesmíre, a preto narúša symetriu v smeroch rotácie galaxií.

Ďalšou možnosťou je, že kozmologický princíp je skutočne platný, vesmír je náhodný a pozorovaná nenáhodnosť v smere rotácie galaxií v hlbokom poli JWST pre pozorovateľa na Zemi je efektom rýchlosti rotácie pozorovaných galaxií v porovnaní s rýchlosťou rotácie Mliečnej dráhy na jasnosť galaxií. Galaxie rotujúce v smere opačnom k smeru rotácie Mliečnej dráhy sa javia jasnejšie v dôsledku Dopplerovho posunu a je pravdepodobnejšie, že ich bude možné pozorovať. Keďže však vplyv rotačnej rýchlosti na jasnosť galaxií je mierny, je ťažké vysvetliť pozorovania uskutočnené prostredníctvom JADES a iných programov. Možno nejaký neznámy aspekt fyziky rotácie galaxií ovplyvňuje pozorovania.

***

Referencie:

Shamir L., 2025. Distribúcia rotácie galaxií v JWST Advanced Deep Extragalactic Survey. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, zväzok 538, číslo 1, marec 2025, strany 76–91. Publikované 17. februára 2025. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf292

Správy z Kansas State University – Štúdia výskumníka K-State prináša záhadné pozorovania o Mliečnej dráhe, rotáciách galaxií v hlbokom vesmíre. Uverejnené 12. marca 2025. Dostupné na https://www.k-state.edu/media/articles/2025/03/lior-shamir-james-webb-space-telescope-spinning-galaxies.html

Max-planck-gesellschaft. Novinky – Záchranná misia pre kozmologický princíp. Uverejnené 17. septembra 2024. Dostupné na https://www.mpg.de/23150751/meerkat-absorption-line-survey-and-the-cosmological-principle

Aluri PK, et al 2023. Je pozorovateľný vesmír v súlade s kozmologickým princípom? Klasická a kvantová gravitácia, zväzok 40, číslo 9. Publikované 4. apríla 2023. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6382/acbefc