Если у спиральных галактик есть предпочтительное направление, то оно может быть таковым.
«С момента зарождения физики соображения симметрии давали нам чрезвычайно мощный и полезный инструмент в наших усилиях по пониманию природы. Постепенно они стали основой нашей теоретической формулировки физических законов». - Цунг-Дао Ли
Но не все в физической Вселенной подчиняется одним и тем же симметричным законам. Например, возьмем одну из фундаментальных частиц нашей Вселенной: мюон. Мюоны - заряженные частицы, подобные электронам, но примерно в 207 раз тяжелее. В среднем через 2,2 микросекунды мюон распадается на электрон, нейтрино и антинейтрино.
Самое смешное в этом то, что мюоны вращаются, и в зависимости от того, в каком направлении вращается мюон, это определяет, в каком направлении вылетает электрон. Возьмите правую руку, согните пальцы и направьте большой палец. Если мюон вращается против часовой стрелки (в направлении ваших пальцев), то электрон будет выброшен вдоль оси вашего большого пальца.
Вы могли бы ожидать, что законы физики будут зеркально-симметричными, и что если бы у нас был мюон, вращающийся против часовой стрелки, который распадается «вверх», мы могли бы так же легко получить его зеркальное отражение: мюон, вращающийся по часовой стрелке, который также распадается «вверх». Это было бы аналогично сгибанию пальцев правой руки и поднятию большого пальца вверх, глядя в зеркало и видя левую руку своего отражения.
Но так не бывает! 99.9% существующих мюонов распадаются таким правосторонним образом, и вместо того, чтобы работать, как в примере (а) выше, реальный мир почти всегда работает, как в примере (б). Таким образом, существуют некоторые фундаментальные силы и взаимодействия, которые предпочитают «ручность» или предпочтительное направление. Могут ли галактики быть одной из них?
Теоретически их быть не должно. Насколько нам известно, Вселенная родилась - от Большого Взрыва относительно однородной, с лишь небольшими пониженными и избыточными плотностями в различных областях. Мы видим свидетельство, согласующееся с этим, в том, как структура сформировалась во Вселенной, причем лучшее свидетельство исходит от космического микроволнового фона, нашего снимка вещей, датируемого тем, когда Вселенной было всего 380 000 лет!
Но чего вы не видите на этой карте, так это того, что пока это происходило, эти флуктуации не просто сидели там, они состояли из частиц и излучения, роящихся вокруг с невероятными скоростями. Они постоянно врезались друг в друга и - среди прочего - испытывали турбулентность, плескались и обменивались угловым моментом или собственной величиной вращения.
Схемы, которые вы могли бы увидеть в очень молодой Вселенной, не так уж сильно отличались бы от того, что вы видите в аэродинамической трубе, где нарушается воздушный поток.
Подумайте о том, как вращательное движение работает в чем-то вроде фигуриста. Когда они подтягивают руки и ноги, они вращаются быстрее; когда они вытягивают их, они вращаются медленнее.
Ну, это потому, что вращение основано как на количестве массы в системе, так и на том, как эта масса распределена. С течением времени Вселенная расширяется, эта масса расширяется и вращается чрезвычайно медленно.
Но со временем гравитация приведет к коллапсу скоплений и галактик, и этот угловой момент не только останется, но и множество масс взаимодействуют друг с другом, создавая равные и противоположные крутящие моменты.
К тому времени, когда мы будем готовы формировать галактики - насколько нам известно - те, которые образуют спирали, должны образовывать спирали по часовой стрелке и против часовой стрелки примерно в равном количестве. По крайней мере, это то, чего мы ожидали. Чего мы не ожидаем, так это того, что все галактики вращаются в одном направлении.
Более того, мы не ожидали бы, что какая-либо область неба будет содержать статистически значимое преобладание одной «рукости» галактики над другой.
Тем не менее, несколько лет назад Майкл Лонго отправился искать именно этот эффект в выборке галактик из Слоановского цифрового обзора неба и обнаружил, что в одном из них было больше левых галактик. направлении… и большее количество правосторонних галактик в другом. Между прочим, это именно то, что вы ожидали бы увидеть, если бы один тип внутренне «управляемых» галактик преобладал над другим в Вселенная.
Даже если учесть, что разница составляет всего около 7%, это очень значительная цифра, и вероятность того, что это будет случайным явлением в нашем месте во Вселенной, составляет около 0,00002%, или очень маловероятна!
Тем не менее, почти никто не верит, что это реальное предубеждение по отношению к Вселенной, и вместо этого считается, что это предубеждение в нас самих. Как это?
Как оказалось, очень легко идентифицировать «рукоятку» нескольких больших, ярких, близких галактик, подобных приведенным выше. Но большинство идентифицированных, даже те, которые были идентифицированы как имеющие одинаковое направление большим количеством людей, могут быть идентифицированы таким образом из-за систематической предвзятости в том, как человеческий глаз обрабатывает хиральность. Например, даже смещения, которое влияет только на 3% галактик, было бы достаточно, чтобы объяснить весь этот эффект.
Что еще интересно, так это то, что асимметрия, которую видит Лонго, простирается от нас лишь на расстояние чуть более миллиарда световых лет. Но когда исследование, проведенное Кейт Лэнд и другими, расширилось до 3,5 миллиардов световых лет, значение этого эффекта практически исчезло. В сочетании с фактами, что:
- Любой механизм, создающий такой эффект, потребовал бы новой физики,
- Обследуемый участок космоса дает лишь частичное (~20%) покрытие неба, и
- Выборка зависит от наблюдений, сделанных людьми, не являющимися экспертами,
обычно считается ненадежным.
Что по-прежнему интересно, потому что это означает, что нужно узнать гораздо больше о том, что мы видим и почему! Вселенная все еще может иметь рукоятку, и если мы повсюду видим это предпочтение «руководительности», это на самом деле будет означать, что Вселенная родилась с большим общим вращением. Но для убедительности потребуется гораздо больше (и намного лучших) доказательств. Тем не менее, мы смотрим, потому что возможность того, что существует новая физика, объясняющая это, слишком заманчива, чтобы ее игнорировать!
Понравилось? Комментарий на форуме Starts With A Bang в Scienceblogs!