Estudo constata que padraµes formados por gala¡xias espirais mostram que o universo pode ter uma estrutura definida
As descobertas são significativas porque as observaa§aµes conflitam com algumas suposia§aµes anteriores sobre a estrutura em larga escala do universo.
Um mapa de todo o canãu do quadrupolo em toda a extensão do canãu na distribuição
das direções de rotação da gala¡xia. Nesta imagem, as cores diferentes significam
uma força estatastica diferente de ter um quadrupolo cosmola³gico
em diferentes pontos do canãu. Crédito: Kansas State University
Uma análise de mais de 200.000 gala¡xias espirais revelou ligações inesperadas entre as direções de rotação das gala¡xias, e a estrutura formada por essas ligações pode sugerir que o universo primitivo poderia estar girando, de acordo com um estudo da Kansas State University.
Lior Shamir, astra´nomo computacional e cientista da computação do K-State, apresentou as descobertas na 236ª reunia£o da Sociedade Astrona´mica Americana em junho de 2020. As descobertas são significativas porque as observações conflitam com algumas suposições anteriores sobre a estrutura em larga escala do universo.
"Se o universo tem um eixo, não éum eixo simples como um carrossel", disse Shamir. "a‰ um alinhamento complexo de maºltiplos eixos que também tem uma certa deriva".
Desde a anãpoca de Edwin Hubble, os astrônomos acreditam que o universo estãoinflando sem uma direção especafica e que as gala¡xias nele estãodistribuadas sem uma estrutura cosmola³gica especafica. Mas as recentes observações de Shamir sobre padraµes geomanãtricos de mais de 200.000 gala¡xias espirais sugerem que o universo poderia ter uma estrutura definida e que o universo primitivo poderia estar girando. Padrões na distribuição dessas gala¡xias sugerem que as gala¡xias espirais em diferentes partes do universo, separadas pelo espaço e pelo tempo, estãorelacionadas pelas direções em que elas giram, de acordo com o estudo.
"A ciência de dados em astronomia não apenas tornou a pesquisa em astronomia mais econa´mica, mas também nos permite observar o universo de uma maneira completamente diferente", disse Shamir, também professor associado de ciência da computação do K-State. "O padrãogeomanãtrico exibido pela distribuição das gala¡xias espirais éclaro, mas são pode ser observado quando se analisa um número muito grande de objetos astrona´micos".
Uma gala¡xia espiral éum objeto astrona´mico aºnico porque sua aparaªncia visual depende da perspectiva do observador. Por exemplo, uma gala¡xia espiral que gira no sentido hora¡rio quando observada da Terra, parece girar no sentido anti-hora¡rio quando o observador estãolocalizado no lado oposto da gala¡xia. Se o universo éisotra³pico e não possui estrutura especafica - como previram os astrônomos anteriores - o número de gala¡xias que giram no sentido hora¡rio seria aproximadamente igual ao número de gala¡xias que giram no sentido anti-hora¡rio. Shamir usou dados de telesca³pios modernos para mostrar que esse não éo caso.
Com os telesca³pios tradicionais, contar gala¡xias no universo éuma tarefa assustadora. Mas os telesca³pios robóticos modernos, como o Sloan Digital Sky Survey, ou SDSS, e o Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System, ou Pan-STARRS, são capazes de capturar muitos milhões de gala¡xias automaticamente enquanto examinam o canãu. A visão de ma¡quina pode classificar milhões de gala¡xias por sua direção de rotação muito mais rapidamente do que qualquer pessoa ou grupo de pessoas.
Ao comparar o número de gala¡xias com diferentes direções de rotação, o número de gala¡xias que giram no sentido hora¡rio não éigual ao número de gala¡xias que giram no sentido anti-hora¡rio. A diferença épequena, pouco mais de 2%, mas com o alto número de gala¡xias, háuma probabilidade de menos de 1 a 4 bilhaµes de ter essa assimetria por acaso, de acordo com a pesquisa de Shamir.
Os padraµes abrangem mais de 4 bilhaµes de anos-luz, mas a assimetria nesse intervalo não éuniforme. O estudo constatou que a assimetria aumenta quando as gala¡xias estãomais distantes da Terra, o que mostra que o universo inicial era mais consistente e menos caa³tico do que o universo atual.
Mas os padraµes não apenas mostram que o universo não ésimanãtrico, mas também que a assimetria muda em diferentes partes do universo, e as diferenças exibem um padrãoaºnico de multipa³los.
"Se o universo tem um eixo, não éum eixo simples como um carrossel", disse Shamir. "a‰ um alinhamento complexo de maºltiplos eixos que também tem uma certa deriva".
O conceito de multipolos cosmola³gicos não énovo. Observatórios anteriores baseados no espaço - como o Cosmic Background Explorer, ou COBE, satanãlite; a sonda de anisotropia de microondas de Wilkinson, ou missão WMAP; e o observata³rio de Planck - mostraram que o fundo ca³smico de microondas, que éradiação eletromagnanãtica do universo primitivo , também exibe polos maºltiplos. Mas a medição do fundo ca³smico de microondasésensavel a contaminação em primeiro plano - como a obstrução da Via La¡ctea - e não pode mostrar como esses pa³los mudaram ao longo do tempo. A assimetria entre as direções de rotação das gala¡xias espirais éuma medida que não ésensavel a obstrução. O que pode obstruir as gala¡xias girando em uma direção em um determinado campo também necessariamente obstruira¡ as gala¡xias girando no sentido oposto.
"Nãoháerro ou contaminação que possa se exibir atravanãs de padraµes aºnicos, complexos e consistentes", afirmou Shamir. "Temos duas pesquisas no canãu que mostram exatamente os mesmos padraµes, mesmo quando as gala¡xias são completamente diferentes. Nãoháerro que possa levar a isso. Este éo universo em que vivemos. Esta éa nossa casa."