De største strukturer i universet viser tydeligt lysforskudt rotationssignal

Ved at kortlægge bevægelsen af ​​galakser i enorme filamenter, der forbinder det kosmiske net, astronomer ved Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP), i samarbejde med videnskabsmænd i Kina og Estland, har fundet ud af, at disse lange ranker af galakser spinder på en skala fra hundreder af millioner af lysår. En rotation i så enorme skalaer er aldrig set før. Resultaterne offentliggjort i Natur astronomi betyde, at vinkelmomentum kan genereres på hidtil usete skalaer.

Kosmiske filamenter er enorme broer af galakser og mørkt stof, der forbinder klynger af galakser med hinanden. De tragter galakser mod og ind i store hobe, der sidder i deres ender. "Ved at kortlægge bevægelsen af ​​galakser i disse enorme kosmiske motorveje ved hjælp af Sloan Digital Sky-undersøgelsen - en undersøgelse af hundredtusindvis af galakser - fandt vi en bemærkelsesværdig egenskab ved disse filamenter:de spinder, " siger Peng Wang, første forfatter til den nu offentliggjorte undersøgelse og astronom ved AIP.

Noam Libeskind, initiativtager til projektet på AIP, siger, "På trods af at de er tynde cylindre - svarende i dimension til blyanter - hundreder af millioner af lysår lange, men kun et par millioner lysår i diameter, disse fantastiske ranker af stof roterer. På disse skalaer, galakserne i dem er i sig selv bare støvpletter. De bevæger sig på helixer, eller proptrækker-lignende baner, cirkler rundt om midten af ​​filamentet, mens du rejser langs den. Sådan et spin er aldrig set før i så enorme skalaer, og implikationen er, at der skal være en endnu ukendt fysisk mekanisme, der er ansvarlig for at tilspænde disse objekter."

Hvordan det vinkelmomentum, der er ansvarlig for rotationen, genereres i en kosmologisk kontekst, er et af kosmologiens vigtigste uløste problemer. I standardmodellen for strukturdannelse, små overdensiteter til stede i det tidlige univers vokser via gravitationel ustabilitet, når stof flyder fra under til overtætte områder. Et sådant potentielt flow er irroterende eller krøllefrit; der er ingen primordial rotation i det tidlige univers. Som sådan, enhver rotation skal genereres efterhånden som strukturer dannes. Det kosmiske web generelt, og filamenter i særdeleshed, er tæt forbundet med galaksedannelse og evolution. De har også en stærk effekt på galaksespin, regulerer ofte retningen for, hvordan galakser og deres mørke stof-haloer roterer. Imidlertid, det vides ikke, om den nuværende forståelse af strukturdannelse forudsiger, at filamenter selv, være usammenklappede kvasi-lineære objekter, skal dreje.

"Motiveret af forslaget fra teoretikeren Dr. Mark Neyrinck om, at filamenter kan spinde, vi undersøgte den observerede galaksefordeling, leder efter filamentrotation, " siger Noam Libeskind. "Det er fantastisk at se denne bekræftelse på, at intergalaktiske filamenter roterer i det virkelige univers, såvel som i computersimulering."

Ved at bruge en sofistikeret kortlægningsmetode, den observerede galaksefordeling blev segmenteret i filamenter. Hvert filament blev tilnærmet af en cylinder. Galakser inden i den blev opdelt i to områder på hver side af filamentrygsøjlen (i projektion), og den gennemsnitlige rødforskydning mellem de to områder blev omhyggeligt målt. Den gennemsnitlige rødforskydning er en proxy for hastighedsforskellen (Doppler-forskydningen) mellem galakser på den vigende og nærgående side af filamentrøret. Den kan således måle filamentets rotation. Undersøgelsen indebærer, at afhængigt af betragtningsvinklen og slutpunktmassen, filamenter i universet viser et klart signal i overensstemmelse med rotation.