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Estudo constata que padrões formados por galáxias espirais mostram que o universo pode ter uma estrutura definida
As descobertas são significativas porque as observações conflitam com algumas suposições anteriores sobre a estrutura em larga escala do universo.
Por Kansas State University - 01/06/2020


Um mapa de todo o céu do quadrupolo em toda a extensão do céu na distribuição
das direções de rotação da galáxia. Nesta imagem, as cores diferentes significam
uma força estatística diferente de ter um quadrupolo cosmológico
em diferentes pontos do céu. Crédito: Kansas State University

Uma análise de mais de 200.000 galáxias espirais revelou ligações inesperadas entre as direções de rotação das galáxias, e a estrutura formada por essas ligações pode sugerir que o universo primitivo poderia estar girando, de acordo com um estudo da Kansas State University.

Lior Shamir, astrônomo computacional e cientista da computação do K-State, apresentou as descobertas na 236ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em junho de 2020. As descobertas são significativas porque as observações conflitam com algumas suposições anteriores sobre a estrutura em larga escala do universo.

"Se o universo tem um eixo, não é um eixo simples como um carrossel", disse Shamir. "É um alinhamento complexo de múltiplos eixos que também tem uma certa deriva".


Desde a época de Edwin Hubble, os astrônomos acreditam que o universo está inflando sem uma direção específica e que as galáxias nele estão distribuídas sem uma estrutura cosmológica específica. Mas as recentes observações de Shamir sobre padrões geométricos de mais de 200.000 galáxias espirais sugerem que o universo poderia ter uma estrutura definida e que o universo primitivo poderia estar girando. Padrões na distribuição dessas galáxias sugerem que as galáxias espirais em diferentes partes do universo, separadas pelo espaço e pelo tempo, estão relacionadas pelas direções em que elas giram, de acordo com o estudo.

"A ciência de dados em astronomia não apenas tornou a pesquisa em astronomia mais econômica, mas também nos permite observar o universo de uma maneira completamente diferente", disse Shamir, também professor associado de ciência da computação do K-State. "O padrão geométrico exibido pela distribuição das galáxias espirais é claro, mas só pode ser observado quando se analisa um número muito grande de objetos astronômicos".

Uma galáxia espiral é um objeto astronômico único porque sua aparência visual depende da perspectiva do observador. Por exemplo, uma galáxia espiral que gira no sentido horário quando observada da Terra, parece girar no sentido anti-horário quando o observador está localizado no lado oposto da galáxia. Se o universo é isotrópico e não possui estrutura específica - como previram os astrônomos anteriores - o número de galáxias que giram no sentido horário seria aproximadamente igual ao número de galáxias que giram no sentido anti-horário. Shamir usou dados de telescópios modernos para mostrar que esse não é o caso.

Com os telescópios tradicionais, contar galáxias no universo é uma tarefa assustadora. Mas os telescópios robóticos modernos, como o Sloan Digital Sky Survey, ou SDSS, e o Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System, ou Pan-STARRS, são capazes de capturar muitos milhões de galáxias automaticamente enquanto examinam o céu. A visão de máquina pode classificar milhões de galáxias por sua direção de rotação muito mais rapidamente do que qualquer pessoa ou grupo de pessoas.

Ao comparar o número de galáxias com diferentes direções de rotação, o número de galáxias que giram no sentido horário não é igual ao número de galáxias que giram no sentido anti-horário. A diferença é pequena, pouco mais de 2%, mas com o alto número de galáxias, há uma probabilidade de menos de 1 a 4 bilhões de ter essa assimetria por acaso, de acordo com a pesquisa de Shamir.

Os padrões abrangem mais de 4 bilhões de anos-luz, mas a assimetria nesse intervalo não é uniforme. O estudo constatou que a assimetria aumenta quando as galáxias estão mais distantes da Terra, o que mostra que o universo inicial era mais consistente e menos caótico do que o universo atual.

Mas os padrões não apenas mostram que o universo não é simétrico, mas também que a assimetria muda em diferentes partes do universo, e as diferenças exibem um padrão único de multipólos.

"Se o universo tem um eixo, não é um eixo simples como um carrossel", disse Shamir. "É um alinhamento complexo de múltiplos eixos que também tem uma certa deriva".

O conceito de multipolos cosmológicos não é novo. Observatórios anteriores baseados no espaço - como o Cosmic Background Explorer, ou COBE, satélite; a sonda de anisotropia de microondas de Wilkinson, ou missão WMAP; e o observatório de Planck - mostraram que o fundo cósmico de microondas, que é radiação eletromagnética do universo primitivo , também exibe polos múltiplos. Mas a medição do fundo cósmico de microondasé sensível à contaminação em primeiro plano - como a obstrução da Via Láctea - e não pode mostrar como esses pólos mudaram ao longo do tempo. A assimetria entre as direções de rotação das galáxias espirais é uma medida que não é sensível à obstrução. O que pode obstruir as galáxias girando em uma direção em um determinado campo também necessariamente obstruirá as galáxias girando no sentido oposto.

"Não há erro ou contaminação que possa se exibir através de padrões únicos, complexos e consistentes", afirmou Shamir. "Temos duas pesquisas no céu que mostram exatamente os mesmos padrões, mesmo quando as galáxias são completamente diferentes. Não há erro que possa levar a isso. Este é o universo em que vivemos. Esta é a nossa casa."

 

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