JWSTs dypfeltobservasjoner strider mot kosmologisk prinsipp

James Webb Space Telescope sine dypfeltobservasjoner under JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) viser utvetydig at de fleste galaksene roterer i motsatt retning av rotasjonsretningen til Melkeveien. Dette ikke-tilfeldighet i retning av galaksens rotasjon strider mot kosmologiske prinsipper som krever antall galakser som roterer i én retning for å være nesten det samme som antall galakser som roterer i motsatt retning. Det standard kosmologiske prinsippet (CP) har den oppfatning at universet er homogent og isotropisk i stor skala, dvs. universet er det samme i alle retninger, det er ingen retningspreferanse. Den eksakte årsaken til den observerte inkonsekvensen er ikke kjent. Kanskje, det kosmologiske prinsippet er ufullstendig når det gjelder å fange universets struktur i stor skala, og universet begynte med et spinn, eller det har et repeterende fraktalt mønster.

Det kosmologiske prinsippet (CP) er en av grunnleggende ideer i kosmologi. I følge dette er universet både homogent og isotropt, i tilstrekkelig stor skala, dvs. universet er likt i alle retninger, det er ingen retningspreferanse. I sammenheng med rotasjonsretningen til galakser, innebærer det standard kosmologiske prinsippet at antall galakser som roterer i én retning bør være nesten det samme som antall galakser som roterer i motsatt retning. Tidligere studier har imidlertid indikert at det ikke er tilfellet og antydet en asymmetri i retning av galaksens rotasjon. Den nylige analysen av ekstremt detaljerte bilder av galakser i det tidlige universet levert av JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) viser utvetydig at de fleste galakser i de dype feltene roterer i motsatt retning av rotasjonsretningen til vår hjemmegalakse Melkeveien.

Med JWST kan alle se at flertallet av galaksene i det dype universet roterer i motsatt retning av Melkeveien. Men hvordan kan det være? Kanskje universet ble født roterende, eller kanskje det er forårsaket av avstanden og rotasjonshastigheten.https://t.co/R4ZuRhgaFn pic.twitter.com/8u3P9iHeJI
— Lior Shamir (@shamir_lior) Februar 27, 2025

Melkeveien – galaksen vi lever i
1. Vår hjemmegalakse Melkeveien er en spiralgalakse med en flat, skiveformet struktur.
2. Alle stjernene (inkludert sola) og gassen i skiven roterer rundt det galaktiske sentrum i retning mot klokken (for observatøren over det galaktiske planet).
3. Solen sammen med hele planetsystemet, inkludert Jorden, befinner seg i Orion-Cygnus spiralarmen omtrent 25,000 230 lysår fra det galaktiske sentrum og det tar omtrent XNUMX millioner år å fullføre en rotasjon rundt sentrum.
4. Jorden, stedet for våre observasjoner, roterer også rundt det galaktiske sentrum i retning mot klokken sammen med alt annet i Melkeveien.

JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES)
1. Formål: studie av tidlig univers
2. Studerer galaksedannelse og evolusjon fra høy rødforskyvning til kosmisk middag (tilsvarer rødforskyvninger på z = 2–3, da universet var omtrent 2 til 3 milliarder år gammelt)
3. Bruker infrarød avbildning og spektroskopi i GOODS-S og GOODS-N dypfeltene (GOODS-N faller sammen med Hubble Deep Field North, mens GOODS-S sammenfaller med Chandra Deep Field South).
4. Det første året kom JADES-forskerne over hundrevis av kandidatgalakser fra de første 650 millioner årene etter big bang.

Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS)
1. Kombinerer dype observasjoner fra tre store observatorier: Hubble-romteleskopet, Spitzer-romteleskopet og Chandra X-ray Observatory, sammen med data fra andre teleskoper.
2. Gjør det mulig for astronomer å studere dannelsen og utviklingen av galakser i det fjerne, tidlige universet.
3. har som mål å forene ekstremt dype observasjoner fra NASAs store observatorier (Spitzer, Hubble og Chandra), ESAs Herschel og XMM-Newton, og de kraftigste bakkebaserte anleggene.

I dypfeltbildene av det tidlige universet tatt av JWST under JADES-programmet, har det blitt funnet at antallet galakser som roterer i motsatt retning av rotasjonsretningen til Melkeveien er 50 % høyere enn antallet galakser som roterer i samme retning som Melkeveien. Dermed er det en uttalt asymmetri i fordelingen av galaksens spinnretninger i det tidlige universet.

Den nøyaktige årsaken til den observerte asymmetrien som er i strid med standard kosmologisk prinsipp er ukjent. Forestillingen om at "universet er både homogent og isotropt i stor skala" er ikke bevist. JWSTs dypfeltobservasjoner ser ut til å bryte den. Kanskje er prinsippet ufullstendig og fanger ikke riktig opp storskalastrukturen (LSS) til det tidlige universet.

Alternative kosmologiske modeller bryter med isotropi-antagelsen til Standard Cosmological Principle, men forklarer det observerte bruddet på symmetri i retningen av galaksens rotasjon. Svart hull kosmologi (BHC) og teori om roterende univers er en slik alternativ modell. I følge dette er universet vert inne i et svart hull i et overordnet univers. Fordi et svart hull spinner, spinner universet som er vert inne i et svart hull også i samme retning, derfor har et slikt univers en akse eller en foretrukket rotasjonsretning som kan forklare hvorfor de fleste galaksene observert i JWST dypfelt har én rotasjonsretning. Fraktalstrukturen til universet er en annen alternativ modell som er basert på antakelsen om at universets storskalastruktur har en fraktalstruktur. Det repeterende fraktale mønsteret opphever tilfeldigheten i universet, derav brudd på symmetrien i rotasjonsretningene til galakser.

En annen mulighet er at det kosmologiske prinsippet faktisk er gyldig, universet er tilfeldig, og den observerte ikke-tilfeldigheten i retning av galaksespin i JWST dypfelt til en jordbasert observatør er en effekt av rotasjonshastigheten til de observerte galaksene i forhold til rotasjonshastigheten til Melkeveien på lysstyrken til galakser. Galakser som roterer i motsatt retning av rotasjonsretningen til Melkeveien ser lysere ut på grunn av Doppler-forskyvningseffekten og er mer sannsynlig å bli observert. Men siden innvirkningen av rotasjonshastighet på lysstyrken til galakser er mild, er det vanskelig å forklare observasjonene som er gjort gjennom JADES og andre programmer. Kanskje et ukjent aspekt ved fysikk av galakserotasjon påvirker observasjonene.

***

Referanser:

Shamir L., 2025. Fordelingen av galakserotasjon i JWST Advanced Deep Extragalactic Survey. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, bind 538, utgave 1, mars 2025, side 76–91. Publisert 17. februar 2025. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf292

Kansas State University News – K-State-forskerens studie gjør forvirrende observasjoner om Melkeveien, dype romgalaksers rotasjoner. Lagt ut 12. mars 2025. Tilgjengelig på https://www.k-state.edu/media/articles/2025/03/lior-shamir-james-webb-space-telescope-spinning-galaxies.html

Max-planck-gesellschaft. Nyheter – Redningsoppdrag for det kosmologiske prinsippet. Lagt ut 17. september 2024. Tilgjengelig på https://www.mpg.de/23150751/meerkat-absorption-line-survey-and-the-cosmological-principle

Aluri PK, et al 2023. Er det observerbare universet i samsvar med det kosmologiske prinsippet? Classical and Quantum Gravity, bind 40, nummer 9. Publisert 4. april 2023. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6382/acbefc