Disse fire galakse-klynger var blandt hundreder, der blev analyseret i en stor undersøgelse for at teste, om universet er det samme i alle retninger over store skalaer. Undersøgelsesresultaterne antyder, at begrebet et "isotropisk" univers muligvis ikke helt passer.
(Billede: © NASA / CXC / Univ. Af Bonn / K. Migkas et al.)
Universet er muligvis ikke det samme i alle retninger.
Udvidelsesgraden på universet ser ud til at variere fra sted til sted, rapporterer en ny undersøgelse. Dette fund, hvis det bekræftes, ville tvinge astronomer til at revurdere, hvor godt de forstår kosmos.
"En af kosmologiens søjler - studiet af hele universets historie og skæbne - er, at universet er 'isotropisk', hvilket betyder det samme i alle retninger," studerer hovedforfatter Konstantinos Migkas fra University of Bonn i Tyskland , sagde det i en erklæring. "Vores arbejde viser, at der kan være revner i denne søjle."
Universet har udvidet kontinuerligt i mere end 13,8 milliarder år, lige siden det store brag - og med en accelererende hastighed takket være en mystisk kraft kaldet mørk energi. Ligninger baseret på Einsteins generelle relativitetsteori antyder, at denne ekspansion er isotropisk på store rumlige skalaer, skrev Migkas tirsdag (7. april) i en blogindlæg om den nye undersøgelse.
Observationer af kosmisk mikrobølge baggrund (CMB), den univers-gennemtrængende stråling, der er tilbage fra Big Bang, understøtter denne opfattelse, tilføjede han: "CMB ser ud til at være isotrop, og kosmologer ekstrapolerer denne egenskab i det meget tidlige univers til vores nuværende epoke, næsten 14 milliarder år senere."
Men det er uklart, hvor gyldig denne ekstrapolering er, understregede han og bemærkede det mørk energi har været den dominerende faktor i universets udvikling i de sidste 4 milliarder år eller deromkring. Mørk energis "forvirrende natur har endnu ikke gjort det muligt for astrofysikere at forstå det ordentligt," skrev Migkas. "At antage, at det er isotropisk, er næsten et sprang af tro på nuværende tidspunkt. Dette fremhæver det presserende behov for at undersøge, om nutidens univers er isotropisk eller ej."
Den nye undersøgelse rapporterer resultaterne af en sådan undersøgelse. Migkas og hans kolleger studerede 842 galakse klynger, de største gravitationsbundne strukturer i universet ved hjælp af data indsamlet af tre rumteleskoper: NASAs Chandra røntgenobservatorium, Europas XMM-Newton og Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics, et fælles japansk-U.S.A. mission, der sluttede i 2001.
Forskerne bestemte temperaturen i hver klynge ved at analysere røntgenemissionerne fra enorme felter med varm gas inden i dem. De brugte denne temperaturinformation til at estimere hver klyngs iboende røntgenlysstyrke uden at behøve at tage højde for kosmologiske variabler som universets ekspansionshastighed.
Forskerne beregnede derefter røntgenlysstyrke for hver klynge på en anden måde, en der krævede kendskab til universets ekspansion. Dette afslørede tilsyneladende ekspansionshastigheder over hele himlen - og disse satser stemte ikke overens overalt.
"Det lykkedes os at finde en region, der ser ud til at ekspandere langsommere end resten af universet, og en der ser ud til at ekspandere hurtigere!" Migkas skrev i blogindlægget. ”Interessant nok er vores resultater enige med flere tidligere undersøgelser der brugte andre metoder, med den forskel, at vi identificerede denne 'anisotropi' på himlen med en meget højere selvtillid og ved hjælp af genstande, der dækker hele himlen mere ensartet. "
Det er muligt, at dette resultat har en relativt prosaisk forklaring. F.eks. Trækkes galakse-klynger i de anomale områder hårdt på tyngdepunkt af andre klynger, hvilket giver illusionen om en anden ekspansionshastighed.
Sådanne effekter ses ved mindre rumlige skalaer i universet, siger forskerne. Men den nye undersøgelsesundersøgelse klynger op til 5 milliarder lysår væk, og det er uklart, om gravitationsbugsering kan overvælde ekspansionskræfter over så store afstande, tilføjede de.
Hvis de observerede forskelle i ekspansionskursen virkelig er reelle, kan de afsløre spændende nye detaljer om, hvordan universet fungerer. For eksempel varierer måske mørk energi i sig selv fra sted til sted i hele kosmos.
"Det ville være bemærkelsesværdigt, hvis mørk energi blev konstateret at have forskellige styrker i forskellige dele af universet," siger studieco-forfatter Thomas Reiprich, også fra University of Bonn, i samme udsagn. "Der ville dog være behov for meget mere bevis for at udelukke andre forklaringer og give en overbevisende sag."
Den nye undersøgelse vises i april 2020-udgaven af tidsskriftet Astronomy and Astrophysics. Du kan læse den gratis på det online fortrykssted arXiv.org.
- Hvordan kan universet ekspandere hurtigere end lysets hastighed?
- Vores røntgenunivers: fantastiske fotos af NASAs Chandra X-Ray Observatory
- 7 overraskende ting om universet
