Astronomowie odkryli prawdopodobnie największą rotującą strukturę we Wszechświecie

Chociaż z naszej perspektywy nocne niebo na przestrzeni czasu nie za bardzo się zmienia, Wszechświat nie jest miejscem statycznym. Tak jak Ziemia krąży wokół Słońca, tak Układ Słoneczny krąży wokół centrum Galaktyki. Rotacja może jednak zachodzić w kosmosie w jeszcze większych skalach. Astronomowie właśnie znaleźli dowód na to, że rotują zapewne nawet niektóre z największych kosmicznych struktur, na przestrzeni setek milionów lat świetlnych.

Kosmiczna sieć włókien

Wspomniane struktury to kosmiczne filamenty, czy też włókna – długie, cylindryczne tuby ciemnej materii, ciągnące się w przestrzeni międzygwiezdnej jako rodzaje pomostów między gromadami galaktyk. Są one pasmami należącymi do ogromnej kosmicznej sieci, z pomocą której galaktyki i materia tworząca gwiazdy są kierowane w stronę gromad. Oznacza to, że galaktyki można znaleźć nie tylko w samych gromadach, ale również wzdłuż włókien. To dało naukowcom narzędzie do identyfikacji ruchu obrotowego w samych włóknach.

„Mapując ruch galaktyk w tych ogromnych kosmicznych superautostradach z pomocą przeglądu Sloan Digital Sky Survey – przeglądu obejmującego setki tysięcy galaktyk – odkryliśmy niezwykłą właściwość włókien: te wirują.”, powiedział astrofizyk Peng Wang z Astrofizycznego Instytutu Leibniza w Poczdamie.

Kosmiczne filamenty mają setki milionów lat świetlnych długości, ale zaledwie kilka milionów lat świetlnych średnicy. W tak dużej skali przestrzennej nie będziemy w stanie dostrzec ruchu galaktyk, ale na szczęście dla nas zdradza je światło poruszającego się obiektu, a dokładniej mówiąc tak zwane przesunięcie Dopplera.

Przesunięcie Dopplera – co to jest?

Przesunięcie Dopplera to zmiana długości fali światła w zależności od tego, czy jego źródło porusza się w kierunku obserwatora, czy oddala się od niego. Gdy się zbliża, długość fali jego światła zmniejsza się, czyli przesuwa w kierunku widma niebieskiego, a gdy się oddala, długość fali jego światła rośnie, czyli przesuwa się w kierunku widma czerwieni (przesunięcie ku czerwieni).

Poprzez dokładne zbadanie światła pochodzącego z galaktyk zlokalizowanych wzdłuż kosmicznych filamentów astronomowie odkryli, iż to, którego źródłem były galaktyki położone po jednej stronie włókna, było przesunięte ku czerwieni w porównaniu z tym, którego źródłem były galaktyki po przeciwnej stronie. To jest dokładnie to, czego można się spodziewać po galaktykach ułożonych wzdłuż najwyraźniej wirującego filamentu.

Przesunięcie Dopplera w kosmicznym włóknie. Wizja artysty. | Źródło: AIP/ A. Khalatyan/ J. Fohlmeister

„W takiej skali przestrzennej galaktyki [włókien] są tylko drobinkami pyłu.”, wyjaśnił kosmograf Noam Libeskind z Astrofizycznego Instytutu Leibniza w Poczdamie. „Poruszają się one po helisach lub orbitach przypominających korkociąg, krążąc wokół środka włókna podczas podróży wzdłuż niego. Takiego wirowania nigdy wcześniej nie widziano w tak ogromnych skalach. Musi istnieć nieznany jeszcze fizyczny mechanizm odpowiedzialny za wirowanie filamentów.”

Jedna z tajemnic Wszechświata

Jeżeli naukowcy ustalą, czym jest wspomniany mechanizm, być może z czasem zdołają ustalić też, w jaki sposób w kosmosie generowany jest moment pędu. W tej chwili jest to tajemnicą. Zgodnie z obecnymi modelami kosmologicznymi we wczesnym Wszechświecie nie było rotacji – wówczas materia przemieszczała się z obszarów mniej gęstych do gęstszych.

Jedna z teorii, opisywana jako teoria momentu pływowego, sugeruje, że nieco rotacji może powodować pojawienie się siły ścinającej. W tej chwili naukowcy nie wiedzą jednak wystarczająco dużo, by móc traktować ją na poważnie.

Źródło: Astrofizyczny Instytut Leibniza w Poczdamie, fot. tyt. Canva