Une analyse de plus de 200, 000 galaxies spirales a révélé des liens inattendus entre les directions de spin des galaxies, et la structure formée par ces liens pourrait suggérer que l'univers primitif aurait pu tourner, selon une étude de la Kansas State University.

Lior Shamir, un astronome informaticien et informaticien K-State, a présenté les résultats lors de la 236e réunion de l'American Astronomical Society en juin 2020. Les résultats sont importants car les observations sont en conflit avec certaines hypothèses précédentes sur la structure à grande échelle de l'univers.

Depuis l'époque d'Edwin Hubble, les astronomes ont cru que l'univers gonfle sans direction particulière et que les galaxies qu'il contient sont distribuées sans structure cosmologique particulière. Mais les récentes observations de Shamir sur des motifs géométriques de plus de 200, 000 galaxies spirales suggèrent que l'univers pourrait avoir une structure définie et que l'univers primitif aurait pu tourner. Les modèles de distribution de ces galaxies suggèrent que les galaxies spirales dans différentes parties de l'univers, séparés par l'espace et le temps, sont liés par les directions vers lesquelles ils tournent, selon l'étude.

"La science des données en astronomie n'a pas seulement rendu la recherche en astronomie plus rentable, mais cela nous permet aussi d'observer l'univers d'une toute autre manière, " dit Shamir, également professeur agrégé d'informatique K-State. "Le motif géométrique présenté par la distribution des galaxies spirales est clair, mais ne peut être observé qu'en analysant un très grand nombre d'objets astronomiques."

Une galaxie spirale est un objet astronomique unique car son apparence visuelle dépend de la perspective de l'observateur. Par exemple, une galaxie spirale qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre lorsqu'elle est observée depuis la Terre, semblerait tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre lorsque l'observateur est situé de l'autre côté de cette galaxie. Si l'univers est isotrope et n'a pas de structure particulière, comme les astronomes précédents l'ont prédit, le nombre de galaxies qui tournent dans le sens des aiguilles d'une montre serait à peu près égal au nombre de galaxies qui tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Shamir a utilisé les données des télescopes modernes pour montrer que ce n'est pas le cas.

Avec les télescopes traditionnels, compter les galaxies dans l'univers est une tâche ardue. Mais les télescopes robotiques modernes tels que le Sloan Digital Sky Survey, ou SDSS, et le télescope d'enquête panoramique et le système de réponse rapide, ou Pan-STARRS, sont capables d'imager automatiquement plusieurs millions de galaxies lorsqu'elles surveillent le ciel. La vision industrielle peut alors trier des millions de galaxies selon leur direction de rotation bien plus rapidement que n'importe quelle personne ou groupe de personnes.

Lorsque l'on compare le nombre de galaxies avec des directions de spin différentes, le nombre de galaxies qui tournent dans le sens horaire n'est pas égal au nombre de galaxies qui tournent dans le sens antihoraire. La différence est petite, un peu plus de 2%, mais avec le nombre élevé de galaxies, il y a une probabilité de moins de 1 à 4 milliards d'avoir une telle asymétrie par hasard, selon les recherches de Shamir.

Les motifs s'étendent sur plus de 4 milliards d'années-lumière, mais l'asymétrie dans cette gamme n'est pas uniforme. L'étude a révélé que l'asymétrie augmente lorsque les galaxies sont plus éloignées de la Terre, ce qui montre que l'univers primitif était plus cohérent et moins chaotique que l'univers actuel.

Mais les modèles ne montrent pas seulement que l'univers n'est pas symétrique, mais aussi que l'asymétrie change dans différentes parties de l'univers, et les différences présentent un modèle unique de multipôles.

« Si l'univers a un axe, ce n'est pas un simple axe unique comme un manège, " a déclaré Shamir. " C'est un alignement complexe d'axes multiples qui ont aussi une certaine dérive. "

Le concept de multipôles cosmologiques n'est pas nouveau. Les précédents observatoires spatiaux, tels que le Cosmic Background Explorer, ou COBE, Satellite; la sonde d'anisotropie micro-ondes Wilkinson, ou mission WMAP ; et l'observatoire de Planck - a montré que le fond diffus cosmologique, qui est le rayonnement électromagnétique du tout premier univers, présente également plusieurs pôles. Mais la mesure du fond diffus cosmologique est sensible à la contamination du premier plan, comme l'obstruction de la Voie lactée, et ne peut pas montrer comment ces pôles ont changé au fil du temps. L'asymétrie entre les directions de spin des galaxies spirales est une mesure qui n'est pas sensible à l'obstruction. Ce qui peut entraver la rotation des galaxies dans une direction dans un certain champ obstruera nécessairement aussi les galaxies qui tournent dans le sens inverse.

"Il n'y a pas d'erreur ou de contamination qui pourrait se manifester à travers un tel unique, modèles complexes et cohérents, " a déclaré Shamir. " Nous avons deux relevés du ciel différents montrant exactement les mêmes motifs, même lorsque les galaxies sont complètement différentes. Il n'y a aucune erreur qui puisse conduire à cela. C'est l'univers dans lequel nous vivons. C'est notre maison."