Je Bůh pravák? Vesmír nemá v každém směru stejné vlastnosti, jak se původně předpokládalo
Základní kosmologický princip říká, že vesmír je homogenní a izotropní, tedy na dostatečně velkých škálách stejný, ať se podíváme kamkoliv. Nová studie však ukazuje, že možná tak zcela neplatí.
V principu by měl existovat stejný počet galaxií, které rotují ve směru hodinových ručiček, a těch, které rotují proti směru. Ve skutečnosti tomu tak není.
Natočte se libovolným směrem a prstem ukažte do prostoru. Tak, právě ukazujete na střed vesmíru. Kamkoliv se natočíme a ukážeme do prostoru, tam budeme ukazovat na střed vesmíru.
Tento fakt je základem kosmologie, který je nazýván kosmologickým principem. Ten ve zkratce říká, že žádný bod ve vesmíru nemá výsadní postavení. Tato krátká věta v sobě skrývá onen požadavek na homogennost a izotropnost vesmíru.
Tvrzení, že vesmír je homogenní a izotropní se na první pohled může navíc zdát docela přehnané. Stačí se podívat na oblohu. V některém směru vidíme Mléčnou dráhu, někde zase měsíc, někde naopak obloha vypadá poměrně pustě.
Homogenitu a izotropnost musíme dokazovat na velkých škálách, a to dokonce tak velkých, že nám nestačí ani pohled na galaxie. Musíme se podívat až na rozložení kup galaxií ve velkoškálové struktuře vesmíru (v principu stačí krychle o hraně 1 megapaprsek, to jest 3 x 10^19 km)
Teprve pak bude vesmír na první pohled rovnocenný ve všech směrech a v celém objemu. Je to dáno tím, že rovnocennost existovala už na samotném počátku a není důvod, aby ji něco narušilo. Perfektním případem homogenity a izotropie je třeba reliktní záření, které vzniklo pouhých 300 000 let po vzniku vesmíru.
Všechno je jinak
Pokud je všechno jak má být, neměl by existovat žádný preferovaný směr. Studie 126 501 spirálních galaxií ze Sloanovy digitální prohlídky oblohy (SDSS Sloan Digital Sky Survey) ale ukazuje něco trochu jiného.
Ve studii se autoři zaměřili na studium směru, kterým galaxie rotuje. V principu by měl existovat stejný počet galaxií, které rotují ve směru hodinových ručiček, a těch, které rotují proti směru. Ve skutečnosti tomu tak není. Při studii byla objevena závislost směru rotace na tom, kterým směrem se ve vesmíru koukáme. To narušuje jeden ze základních pilířů kosmologického principu - izotropii. Tento závěr ve skutečnosti vypadá tajemněji než opravdu je.
Nečekaný řád
Kdyby byly všechny galaxie seřazeny originálně podél jedné vztažné osy, která by nebyla totožná se směrem, ve kterém je pozorujeme, viděli bychom přesně to, co bylo dosud pozorováno v SDSS. Ve studii je dokonce určena ona preferovaná osa, která s linií pozorování svírá 132°. Otázkou je, proč jsou galaxie takto pravidelně natočeny.
Na tuto otázku studie neodpovídá, ale vypadá to, že na vině by mohla být velkoškálová struktura. Je totiž docela možné, že galaxie v určitých místech filamentů (vláken spojujících obrovské kupy galaxií) jednoduše preferují jistý směr. Samozřejmě nelze vyloučit ani ovlivnění pozorovaného vzorku technikou.
Kupříkladu galaxie, které pozorujeme z profilu jednoduše neumožňují určit směr, kterým rotují. Kosmologický princip studie naštěstí nevyvrací, ale dává tušit, že studium dynamiku filamentů skrývá ještě nejedno překvapení.
Úvodní foto: Simulace rozložení temné hmoty, která naznačuje formaci struktury s filamenty. Zdroj R. Cen / Princeton University
