Entdecken Sie die größten rotierenden Strukturen des Universums – faszinierende kosmische Filamente, in denen Galaxien eine Art relativer Staub sind

Künstlerische Darstellung kosmischer Filamente: Riesige Brücken aus Galaxien und Dunkler Materie verbinden Galaxiengruppen miteinander. Galaxien sind in spiralförmigen Bahnen auf große Haufen an ihren Enden und in ihrem Inneren ausgerichtet. Ihr Licht wird blau, wenn sie sich auf uns zubewegen, und rot, wenn sie sich entfernen. Bildquelle: AIP / A. Khalatyan / J. Fohlmeister

Durch die Kartierung der Bewegung von Galaxien in riesigen Filamenten, die das kosmische Netz verbinden, fanden Astronomen des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern in China und Estland heraus, dass diese langen Galaxienranken im Hunderterbereich rotieren. Millionen Lichtjahre. Wir haben noch nie eine Rotation in einem so massiven Ausmaß gesehen. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in natürliche Astronomie Sie deuten darauf hin, dass Drehimpulse auf beispiellosem Niveau erzeugt werden können.

Kosmische Filamente sind riesige Brücken aus Galaxien und Dunkler Materie, die Gruppen von Galaxien miteinander verbinden. Sie lenken Galaxien zu und von großen Haufen, die sich an ihren Enden befinden. „Indem wir die Bewegung von Galaxien auf diese massereiche, superkosmische Art und Weise mit dem Sloan Digital Sky Survey – einer Vermessung von Hunderttausenden von Galaxien – kartiert haben, haben wir eine bemerkenswerte Eigenschaft dieser Filamente gefunden: Sie rotieren.“ sagt Peng Wang, Erstautor der jetzt veröffentlichten Studie und Astronom am AIP.

Noam Libeskind, Initiator des Projekts am AIP, fügt hinzu: „Obwohl es sich um schlanke Zylinder handelt – ähnlich wie Bleistifte – Hunderte Millionen Lichtjahre lang, aber ein paar Millionen Lichtjahre im Durchmesser, drehen sich diese wunderbaren Materieranken .“ „Auf diesen Skalen sind die Galaxien im Inneren selbst nur Staubproben. Sie bewegen sich auf einer Spirale oder Umlaufbahn wie ein Schalter und drehen sich dabei um die Mitte des Dochtes, während sie sich daran entlang bewegen. Eine solche Drehung wurde noch nie zuvor auf einer so massiven Masse beobachtet.“ Es gibt einen bisher unbekannten physikalischen Mechanismus, der für das Drehmoment dieser Dinge verantwortlich ist.“

Wie man Spindrehimpulse in einem kosmologischen Kontext erzeugt, ist eines der größten ungelösten Probleme in der Kosmologie. Im Standardmodell der Strukturbildung wachsen kleine Überdichten, die im frühen Universum gefunden wurden, durch gravitative Instabilitäten, wenn Materie von unten in Regionen mit Überdichte fließt. Solch ein potentieller Fluss ist unlogisch oder frei von Warp: Im frühen Universum gibt es keine primitive Rotation. Daher muss jede Drehung als Strukturen erstellt werden.

Das kosmische Netz im Allgemeinen und die Filamente im Besonderen sind eng mit der Entstehung und Entwicklung von Galaxien verbunden. Es hat auch einen starken Einfluss auf die Rotation von Galaxien und reguliert oft die Rotationsrichtung von Galaxien und Halos aus Dunkler Materie. Es ist jedoch nicht bekannt, ob das derzeitige Verständnis der Strukturbildung vorhersagt, dass die Filamente selbst als entfaltete lineare Quasi-Objekte rotieren sollten.

„Angetrieben durch Dr. Mark Nerinks Vorschlag, dass Filamente rotieren könnten, haben wir die beobachtete galaktische Verteilung der Filamentrotation untersucht“, sagt Noam Libeskind. „Es ist großartig, diese Bestätigung zu sehen, dass intergalaktische Filamente sowohl im realen Universum als auch in Computersimulationen zirkulieren.“ Mit einer ausgeklügelten Kartierungsmethode wurde die beobachtete Verteilung der Galaxien in Filamente unterteilt. Jedes Filament wurde durch einen Zylinder abgerundet.

Die Galaxien darin wurden in zwei Regionen auf beiden Seiten des filamentösen Rückgrats (in der Projektion) unterteilt und die mittlere Rotverschiebungsdifferenz zwischen den beiden Regionen wurde sorgfältig gemessen. Die mittlere Rotverschiebungsdifferenz ist ein Proxy für die Geschwindigkeitsdifferenz (Dopplerverschiebung) zwischen Galaxien auf der Rückzugsseite und der Annäherungsseite der Fadenröhre. Damit kann er die Drehung des Filaments messen.

Die Studie zeigt, dass Filamente im Universum je nach Betrachtungswinkel und Endpunktmasse ein klares Signal zeigen, das mit der Rotation übereinstimmt.

Referenz: „Mögliche Beobachtungsnachweise für die kosmische Filamentrotation“ von Peng Wang, Noam Libeskind, Elmo Temple, Shi Kang und Quan Gu, 14. Juni 2021 Hier verfügbar. natürliche Astronomie.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01380-6