6 juli 2020

Asymmetrie in rotatierichting spiraalstelsels wijst erop dat het vroege heelal mogelijk roteerde

Een zogeheten Mollweide kaart waarop de quadrupool te zien is van de verdeling van de rotatierichtingen van spiraalstelsels. De verschillende kleuren wijzen op verschillende statistische sterktes van voorkeur van een bepaalde rotatierichting. Credit: Lior Shamir et al/Kansas State University.

Een sterrenkundige van de Kansas State Universiteit in de VS heeft meer dan 200.000 spiraalsterrenstelsels onderzocht en daar komt uit naar voren dat er een bepaald patroon zichtbaar is in de rotatierichting van de stelsels. Ze draaien niet kriskras door elkaar, de één linksom en de ander rechtsom, maar het onderzoek van Lior Shamir laat zien dat de geometrische patronen van de spiraalstelsels in bepaalde delen van het heelal een soort van voorkeursrichting hebben. Hoe je aankijkt tegen de rotatierichting van een spiraalstelsel speelt uiteraard een rol bij die richting: als we bijvoorbeeld M31 (het Andromedastelsel) tegen de klok in zouden zien draaien, dan zou ‘ie met de klok meedraaien als we ons precies aan de andere kant van M31 zouden bevinden. In een isotroop heelal zonder bijzondere structuur zou er geen voorkeursrichting van de rotatie bestaan en zouden alle sterrenstelsels door elkaar heen roteren. Rotatierichtingen linksom zouden dan net zo vaak moeten voorkomen als rotaties rechtsom. Shamir zag echter in de gegevens van de spiraalstelsels, verzameld met geautomatiseerde speurtochten zoals Sloan Digital Sky Survey (SDSS) en Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) dat er een verschil van 2% zit tussen de twee richtingen. De kans dat zo’n verschil op toeval berust is 1 op 4 miljard. De gebieden waar de sterrenstelsels vaker een voorkeursrichting hebben strekken zich uit tot een afstand van vier miljard lichtjaar. Opvallend daarbij is dat naarmate men verder kijkt des te sterker wordt de voorkeur voor een bepaalde richting, in het lokale heelal is die assymetrie in de rotatierichting er niet. Dat wijst er volgens de sterrenkundigen op dat het vroege heelal mogelijk roteerde. Alleen is dat geen simpele rotatie rond één universele as, maar was er sprake van meerdere assen. Het vroege heelal was dus mogelijk een soort van multipool, waarbij verschillende gebieden verschillend roteerden. Dat zou overeenkomen met wat men eerder al met instrumenten zoals Planck zag in de kosmische microgolf-achtergrondstraling, dat daarin ook meerdere polen voorkomen. De resultaten van het onderzoek werden deze week door Shamir gepresenteerd op de (digitale) 236e bijeenkomst van de AAS – hier Shamir’s vakartikel. Bron: Kansas State Universiteit.

Comments

  1. Kijk Arie, daar hebben we wat aan! Eindelijk mensen die dit oppikken en de weg van de meest voor de hand liggende logica volgen. Natuurlijk roteerde het universum (en nu nog, want daar komt grotendeels die extra expansie vandaan). Feitelijk is er nog niets in het heelal ontdekt wat niet roteert, of lieg ik nu? De niet roterende schwarzschild black holes zijn inmiddels gedumpt en door de roterende Kerr versies vervangen. Statische objecten zonder momentum in het heelal bestaan niet, of is dat te kort door de bocht?

  2. Toch zijn er wat probleempjes. De paper maakt (heel kort) melding van alternatieve verklaringen die het gangbare model niet schenden maar doet vervolgens niets om de zaak voor een roterend heelal te bepleiten, of de alternatieve verklaringen weg te nemen.
    Wat het onderzoek laat zien is, nog steeds, roterende materie (specifiek spiraalstelsels), die gelinkt lijkt te zijn door een statistisch onwaarschijnlijke ‘alignment’ in die rotatie. Er is veel werk aan de winkel voordat een roterend heelal de beste verklaring is.

    De sterrenstelsels in kwestie staan nu niet in gravitational contact (lastig sommige dingen in het Nederlands te zeggen…). Maar we zien zoiets ook in de temperatuur van de CMB: die heeft overal dezelfde temperatuur, ook in regio’s die onderling niet in contact staan. De gangbare verklaring daarvoor is dat de uithoeken van ons zichtbare heelal nu weliswaar niet meer in contact zijn, maar dat in het vroege heelal wel waren.
    Daarbij: we weten niet wat donkere materie is maar wel dat het een belangrijke component is van de massa van sterrenstelsels, dominant zelfs. Ik zie -oppervlakkig- mogelijkheden voor een alignment van donkere materie in een vroeg heelal die vandaag de dag nog steeds zichtbaar is. Oppervlakkig, want ook ik weet natuurlijk niet wat DM is en of het hiertoe in staat is.

    “Natuurlijk roteerde het universum (en nu nog, want daar komt grotendeels die extra expansie vandaan)”
    Daar ben ik het niet mee eens, of ik begrijp het verkeerd. Hoe zou dit werken?

  3. In aanvulling op wat June zegt: áls het heelal inderdaad roteert dan is er volgens de onderzoekers niet sprake van één rotatieas, maar van verschillende. Dus het ene deel van het heelal kan een andere rotatie hebben dan een ander deel, een multipool-heelal dus. Hoe kan dat nou leiden tot een expansie? En of alles nou momentum heeft weet ik niet. Tot en met de schaal van sterrenstelsels wel, maar ik weet niet of (super-)clusters ook momentum hebben.

  4. Shamir heeft, ook in eerder onderzoek, vraagtekens gezet bij de isotropie van het heelal. Dat lijkt me de grote en spannende kwestie in dit artikel. Ik heb de indruk dat bij en groot deel van de theorievorming het isotrope heelal als uitgangspunt kiest. Mocht Shamir kunnen bewijzen dat het heelal niet isotroop is, dan is er een heleboel werk aan de winkel voor de theoretici.

  5. Ons melkwegstelsel zou acuut alle kanten op vliegen zonder DM door “middelpunt” vliedende kracht, dat geldt dus ook voor het universum… als die roteert om een virtueel middelpunt en het initiële momentum behouden blijft. DM bepaald sowieso dan als tegenhanger de mate van expansie of krimp begrijp ik, dat zit in alle modellen. Het is laat dus ik filosofeer wat…met die dubbele rotatie as kom ik bij weer een ander model waar ze aan een 3D torus denken, de Möbius ring.https://en.wikipedia.org/wiki/Three-torus_model_of_the_universe … het kan nog alle kanten op want bij het laatste blogje van vandaag is alles weer zo plat als een dubbeltje 🙂 Dat doe je expres Arie…

    • “Ons melkwegstelsel zou acuut alle kanten op vliegen zonder DM […]”
      Als je nu de DM eruit zou halen, ja. Maar als er geen DM was geweest bij het ontstaan ervan, hadden al die sterren natuurlijk een andere positie en snelheid.
      Hoe dan ook, dan gaat het nog altijd over de bewegingen van materie: de sterren en het gas etc. Maar hoe zou de ruimte precies weggeslingerd moeten worden door een ‘middelpuntvliedende’ kracht als de materie erin gravitationeel gebonden is? Waarom zou de ruimte ter plekke niet langer de zwaartekracht voelen? Hoe bestaan er dan zwaartekrachtlenzen?
      Is het niet zo dat deze kracht ontstaat omdat iets roteert of ergens omheen draait? Deze kracht veroorzaakt zelf geen beweging, het is immers een schijnkracht.

      Al dat even terzijde: als ik deze ‘middelpuntvliedende’ kracht bekijk m.b.t. de aarde, dan zie ik een uitpuilende evenaar (‘expansie’) maar tegelijk zie ik afgeplatte polen (‘krimp’). Ik zie niet dat de aarde als geheel groter wordt.

      Meerdere rotatie-assen brengt je bij een 3d-torus. Maar een bol of een torus kunnen beide toch prima om meer dan 1 as draaien? En is een torus gelijk aan een Möbiusring? Was het zo laat? 😛

      “Dat doe je expres Arie…”
      Daar ben ik het wel mee eens 😉

  6. @June, meerdere rotatie assen, ik citeerde Arie…eigenlijk bedoelde ik 1 rotatie as met 2 tegengestelde draai oriëntaties zoals ze hier vinden, dat krijg je feitelijk bij een móbius strip. Poincaré was er ook al mee bezig. Het zat ergens tussen mijn oren maar alle opties, ook de torus vond ik hier. https://en.wikipedia.org/wiki/Talk%3AShape_of_the_universe . Het staat je vrij in deze link te editen “to improve it” 🙂 en inderdaad Arie houdt de balans er in voordat die te ver doorslaat 🙂

  7. Van torus tot Móbius, Professor Carlo Séquin leeft zich helemaal uit met een broodmes, geen broodje aap…
    https://www.youtube.com/watch?v=3_VydFQmtZ8

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: