Wzory utworzone przez galaktyki spiralne sugerują, że struktura Wszechświata nie jest całkowicie losowa.Wszechświat nie jest bez struktury miszmaszem kosmicznych rzeczy, ale wciąż wiele nie wiemy o tym, jak się składa. Chociaż wiemy, że wszystko jest połączone ogromną, włóknistą siecią, zwykle działamy przy założeniu, że rozkład galaktyk między tymi włóknami jest dość przypadkowy. Innymi słowy, jeśli wybierzesz kawałek nieba ogólnie twierdzi się, że kierunki spinów wszystkich galaktyk w tej plamie będą mniej więcej równomiernie rozmieszczone.
Okazuje się, że założenie to może być niepoprawne.
Lior Shamir z Kansas State University, astronom obliczeniowy, przeprowadził badanie na 200 000 galaktyk i stwierdził, że rozkład kierunku obrotu tworzy wzór, który wcale nie jest losowy.
W rzeczywistości wzór ten można dopasować do kwadrupolowego wyrównania ze znacznie większym prawdopodobieństwem niż przypadkiem – co sugeruje, że wczesny Wszechświat jako całość mógł wirować jak gigantyczna galaktyka.
Kwadrupol – obiekt posiadający moment kwadrupolowy, a nie posiadający wyższych momentów.
Może być zrealizowany na wiele różnych sposobów np.:
- Układ 4 jednakowych co do wielkości ładunków umieszczonych w wierzchołkach równoległoboku w ten sposób, że każdy bok łączy różnoimiennie ładunki.
- Układ 3 ładunków (dwóch równych i trzeci dwa razy większy o przeciwnym znaku) umieszczonych liniowo na odcinku tak, że dwa mniejsze są równoodległe od większego.
Układ taki scharakteryzowany jest przez wielkość fizyczną zwaną momentem kwadrupolowym, która określa pole układu ładunków w dużych odległościach w tych przypadkach, gdy całkowity ładunek i moment dipolowy układu są równe zeru (multipole elektryczne i magnetyczne). Kwadrupol określa rozkład ładunków elektrycznych lub dipoli magnetycznych w układzie zamkniętym (np. w jądrze atomowym, cząsteczce).
Pole elektryczne układu czterech ładunków (kwadrupol elektryczny)
Geek3 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Galaktyki spiralne są względnie uporządkowane i dobrze zdefiniowane, z płaskim kształtem dysku, ramionami spiralnymi i obrotem, które możemy zmierzyć na podstawie przesunięcia światła dopplerowskiego z boków dysku.
Przesunięte na niebiesko światło składa się z krótszych fal i wskazuje obrót w naszą stronę; przesunięte ku czerwieni światło składa się z dłuższych fal i wskazuje na obrót od nas.
Galaktyki mogą obracać się tylko w dwóch kierunkach – zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Jeśli Wszechświat jest izotropowy lub jednolity we wszystkich kierunkach, zgodnie z zasadą kosmologiczną, powinien istnieć całkiem równy 50-50 rozkład galaktyk zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.
Ale kiedy prof. Shamir przeprowadził swoje badania przy użyciu danych uzyskanych z Sloan Digital Sky Survey (SDSS) oraz Panoramicznego Teleskopu Survey i Systemu Szybkiej Reakcji (Pan-STARRS), znalazł coś bardzo osobliwego.
Zidentyfikowany podział był w stosunku 51-49, z większą liczbą galaktyk zgodnych z ruchem wskazówek zegara niż w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. To może wydawać się niewielką różnicą, ale według Shamira szansa na taką asymetrię we izotropowym Wszechświecie wynosi co najmniej jeden na 1 miliard.
Odkrył również, że sama asymetria nie jest równomiernie rozłożona. Bliżej Ziemi szczelina się zamyka, a rozkład galaktyk jest bardziej równomierny – ale im dalej we Wszechświecie, asymetria jest bardziej wyraźna.
Shamir uważa, że te odkrycia mogą sugerować, że wczesny Wszechświat był mniej chaotyczny niż obecnie i że jego spójność z czasem maleje.