Disse fire galakse-klyngene var blant hundrevis analysert i en stor undersøkelse for å teste om universet er det samme i alle retninger over store skalaer. Studieresultatene antyder at konseptet om et "isotropisk" univers kanskje ikke helt passer.
(Bilde: © NASA / CXC / Univ. Av Bonn / K. Migkas et al.)
Universet er kanskje ikke det samme i alle retninger.
Utvidelsesgraden på universet ser ut til å variere fra sted til sted, rapporterer en ny studie. Dette funnet, hvis bekreftet, ville tvinge astronomer til å revurdere hvor godt de forstår kosmos.
"En av pilarene i kosmologien - studiet av hele universets historie og skjebne - er at universet er 'isotropisk', og betyr det samme i alle retninger," studerer hovedforfatter Konstantinos Migkas ved University of Bonn i Tyskland , sa det i en uttalelse. "Arbeidet vårt viser at det kan være sprekker i den søylen."
Universet har utvidet kontinuerlig i mer enn 13,8 milliarder år, siden den gang det store smellet - og med en akselererende hastighet, takket være en mystisk kraft kalt mørk energi. Ligninger basert på Einsteins generelle relativitetsteori antyder at denne utvidelsen er isotropisk på store romlige skalaer, skrev Migkas tirsdag (7. april) i en blogg innlegg om den nye studien.
Observasjoner av kosmisk mikrobølgeovnbakgrunn (CMB), den universstrengende strålingen som er igjen fra Big Bang, støtter denne oppfatningen, la han til: "CMB ser ut til å være isotropisk, og kosmologer ekstrapolerer denne egenskapen til det veldig tidlige universet til vår nåværende epoke, nesten 14 milliarder år seinere."
Men det er uklart hvor gyldig denne ekstrapolasjonen er, understreket han og la merke til det mørk energi har vært den dominerende faktoren i universets utvikling de siste 4 milliarder årene. Dark energys "forvirrende natur har ennå ikke tillatt astrofysikere å forstå den ordentlig," skrev Migkas. "Å anta at det er isotropisk, er derfor nesten et sprang av tro foreløpig. Dette fremhever det presserende behovet for å undersøke om dagens univers er isotropisk eller ikke."
Den nye studien rapporterer resultatene fra en slik undersøkelse. Migkas og kollegene studerte 842 galakse klynger, de største gravitasjonsbundne strukturene i universet, ved hjelp av data samlet av tre romteleskoper: NASAs Chandra røntgenobservatorium, Europas XMM-Newton og Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics, et felles japansk-U.S. oppdrag som ble avsluttet i 2001.
Forskerne bestemte temperaturen i hver klynge ved å analysere røntgenutslippene fra enorme felt med varm gass i dem. De brukte denne temperaturinformasjonen for å estimere hver klyngs iboende røntgenlysstyrke, uten å måtte ta hensyn til kosmologiske variabler som universets ekspansjonshastighet.
Forskerne beregnet deretter røntgenlysstyrke for hver klynge på en annen måte, en som krevde kunnskap om universets utvidelse. Ved å gjøre dette avslørte tilsynelatende ekspansjonsrater over hele himmelen - og disse prisene stemte ikke overens overalt.
"Vi klarte å kartlegge en region som ser ut til å utvide saktere enn resten av universet, og en som ser ut til å utvide raskere!" Migkas skrev i blogginnlegget. "Interessant nok er resultatene våre enige med flere tidligere studier som brukte andre metoder, med den forskjellen at vi identifiserte denne 'anisotropien' på himmelen med en mye høyere selvtillit og bruker gjenstander som dekker hele himmelen mer jevn. "
Det er mulig at dette resultatet har en relativt prosaisk forklaring. For eksempel blir galakseklynger i de anomale områdene trukket hardt på tyngdekraften av andre klynger, noe som gir en illusjon av en annen ekspansjonshastighet.
Slike effekter sees ved mindre romlige skalaer i universet, sa forskerne. Men den nye studien sonderer klynger opp til 5 milliarder lysår unna, og det er uklart om tyngdekrafter kan overvelde ekspansjonskrefter over så store avstander, la de til.
Hvis de observerte ekspansjonshastighetsforskjellene virkelig er reelle, kan de avsløre spennende nye detaljer om hvordan universet fungerer. For eksempel varierer kanskje mørk energi i seg selv fra sted til sted i hele kosmos.
"Det ville være bemerkelsesverdig hvis mørk energi ble funnet å ha forskjellige styrker i forskjellige deler av universet," sa medforfatter Thomas Reiprich, også ved University of Bonn, i samme uttalelse. "Det vil imidlertid være behov for mye mer bevis for å utelukke andre forklaringer og komme med en overbevisende sak."
Den nye studien vises i april 2020-utgaven av tidsskriftet Astronomy and Astrophysics. Du kan lese den gratis på det elektroniske nettstedet for utskrift arXiv.org.
- Hvordan kan universet utvide seg raskere enn lysets hastighet?
- Røntgenuniverset vårt: fantastiske bilder av NASAs Chandra X-Ray Observatory
- 7 overraskende ting om universet
