Sự bất đối xứng được tìm thấy theo hướng quay của các thiên hà

Theo nghiên cứu của Đại học bang Kansas, một phân tích của hơn 200.000 thiên hà xoắn ốc đã tiết lộ các liên kết bất ngờ giữa các hướng quay của các thiên hà và cấu trúc được hình thành bởi các liên kết này có thể cho thấy vũ trụ sơ khai có thể đã quay tròn.

Lior Shamir, nhà thiên văn học máy tính và nhà khoa học máy tính K-State đã trình bày những phát hiện tại cuộc họp của Hiệp hội Thiên văn học Mỹ lần thứ 236 vào tháng 6 năm 2020. Những phát hiện này rất có ý nghĩa vì những quan sát xung đột với một số giả định trước đây về cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ.

Kể từ thời Edwin Hubble, các nhà thiên văn học đã tin rằng vũ trụ đang phồng lên không có hướng cụ thể và các thiên hà trong đó được phân phối không có cấu trúc vũ trụ cụ thể. Nhưng những quan sát gần đây của Shamir về các mô hình hình học của hơn 200.000 thiên hà xoắn ốc cho thấy vũ trụ có thể có cấu trúc xác định và vũ trụ sơ khai có thể đã quay tròn. Theo các nghiên cứu, các mô hình trong sự phân bố của các thiên hà này cho thấy các thiên hà xoắn ốc ở các phần khác nhau của vũ trụ, cách nhau bởi cả không gian và thời gian, có liên quan thông qua các hướng mà chúng quay.

Shamir, cũng là phó giáo sư khoa học máy tính của K-State chia sẻ: “Khoa học dữ liệu trong thiên văn học không chỉ giúp nghiên cứu thiên văn học hiệu quả hơn mà còn cho phép chúng ta quan sát vũ trụ theo một cách hoàn toàn khác. Mô hình hình học được thể hiện bởi sự phân bố của các thiên hà xoắn ốc là rõ ràng, nhưng chỉ có thể được quan sát khi phân tích một số lượng rất lớn các vật thể thiên văn.”

Một thiên hà xoắn ốc là một đối tượng thiên văn độc đáo bởi vì hình thức trực quan của nó phụ thuộc vào quan điểm của người quan sát. Chẳng hạn, một thiên hà xoắn ốc quay theo chiều kim đồng hồ khi được quan sát từ Trái đất, dường như quay ngược chiều kim đồng hồ khi người quan sát nằm ở phía đối diện của thiên hà đó. Nếu vũ trụ là đẳng hướng và không có cấu trúc cụ thể – như các nhà thiên văn học trước đây đã dự đoán – số thiên hà quay theo chiều kim đồng hồ sẽ gần bằng số lượng thiên hà quay ngược chiều kim đồng hồ. Shamir đã sử dụng dữ liệu từ các kính viễn vọng hiện đại để cho thấy rằng đây không phải là trường hợp.

Với kính viễn vọng truyền thống, đếm các thiên hà trong vũ trụ là một nhiệm vụ khó khăn. Nhưng các kính viễn vọng robot hiện đại như Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan hay SDSS và Kính viễn vọng khảo sát toàn cảnh và Hệ thống phản ứng nhanh, hay Pan-STARRS, có thể tự động chụp ảnh hàng triệu thiên hà khi chúng khảo sát bầu trời. Tầm nhìn của máy sau đó có thể sắp xếp hàng triệu thiên hà theo hướng quay của chúng nhanh hơn nhiều so với bất kỳ “người” hoặc “nhóm người” nào.

Theo nghiên cứu của Shamir, Khi so sánh số lượng thiên hà với các hướng quay khác nhau, số lượng thiên hà quay theo chiều kim đồng hồ không bằng số lượng thiên hà quay ngược chiều kim đồng hồ. Sự khác biệt là nhỏ, chỉ hơn 2%, nhưng với số lượng thiên hà cao, có xác suất có ít hơn 1 đến 4 tỷ để có sự bất cân xứng như vậy.

Các mô hình trải dài hơn 4 tỷ năm ánh sáng nhưng sự bất đối xứng trong phạm vi đó không đồng nhất. Nghiên cứu cho thấy sự bất đối xứng trở nên cao hơn khi các thiên hà ở xa Trái đất hơn, điều này cho thấy vũ trụ sơ khai phù hợp hơn và ít hỗn loạn hơn so với vũ trụ hiện tại.

Nhưng các mô hình không chỉ cho thấy rằng vũ trụ không đối xứng mà còn là sự bất đối xứng thay đổi ở các phần khác nhau của vũ trụ, và sự khác biệt thể hiện một mô hình đa cực độc đáo.

“Nếu vũ trụ có một trục, thì đó không phải là một trục đơn giản như vòng quay vui vẻ”, Shamir nói. “Đó là một sự liên kết phức tạp của nhiều trục cũng có độ trôi nhất định.”

Khái niệm đa cực vũ trụ không phải là mới. Các đài quan sát dựa trên không gian trước đây – chẳng hạn như Trình thám hiểm nền vũ trụ, hoặc COBE, vệ tinh; Đầu dò bất đẳng hướng lò vi sóng Wilkinson, hoặc nhiệm vụ WMAP; và đài thiên văn Planck – đã chỉ ra rằng nền vi sóng vũ trụ, là bức xạ điện từ vũ trụ từ rất sớm, cũng thể hiện nhiều cực. Nhưng phép đo nền vi sóng vũ trụ rất nhạy cảm với ô nhiễm tiền cảnh – chẳng hạn như sự tắc nghẽn của Dải Ngân hà – và không thể cho thấy các cực này thay đổi theo thời gian như thế nào. Sự không đối xứng giữa các hướng quay của các thiên hà xoắn ốc là một phép đo không nhạy cảm với vật cản. Những gì có thể cản trở các thiên hà quay theo một hướng trong một trường nhất định cũng nhất thiết sẽ cản trở các thiên hà quay theo hướng ngược lại.

Không có lỗi hoặc ô nhiễm có thể thể hiện chính nó thông qua các mẫu độc đáo, phức tạp và nhất quán như vậy. Nhóm của Shamir có hai cuộc khảo sát bầu trời khác nhau cho thấy các mô hình giống hệt nhau, ngay cả khi các thiên hà hoàn toàn khác nhau. Không có lỗi nào có thể dẫn đến điều đó. Đây là vũ trụ mà chúng ta đang sống. Đây là nhà của chúng ta.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học bang Kansas . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.