As observacións de campo profundo de JWST contraven o principio cosmolóxico

As observacións de campo profundo do Telescopio Espacial James Webb baixo o JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) mostran inequívocamente que a maioría das galaxias xiran en dirección oposta á dirección de rotación da Vía Láctea. Isto a non aleatoriedade na dirección da rotación da galaxia contravén os principios cosmolóxicos que esixen número de galaxias que xiran nunha dirección é case o mesmo que o número de galaxias que xiran na dirección oposta. Principio cosmolóxico estándar (CP) sostén que o universo é homoxéneo e isótropo a gran escala, é dicir, o universo é o mesmo en todas as direccións, non hai preferencia direccional. Non se coñece o motivo exacto da inconsistencia observada. Quizais, o principio cosmolóxico é incompleto para capturar a estrutura a gran escala do universo e o universo comezou cun xiro, ou ten un patrón fractal repetido.

O principio cosmolóxico (CP) é unha das ideas básicas da cosmoloxía. Segundo isto, o universo é homoxéneo e isotrópico, a unha escala suficientemente grande, é dicir, o universo é o mesmo en todas as direccións, non hai preferencia direccional. No contexto da dirección de rotación das galaxias, o principio cosmolóxico estándar implica que o número de galaxias que xiran nunha dirección debería ser case o mesmo que o número de galaxias que xiran na dirección oposta. Non obstante, estudos anteriores indicaron que non é o caso e suxeriron unha asimetría na dirección de rotación das galaxias. A recente análise de imaxes extremadamente detalladas das galaxias do universo primitivo proporcionada por JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) mostra inequívocamente que a maioría das galaxias dos campos profundos xiran na dirección oposta á dirección de rotación da nosa galaxia natal, a Vía Láctea.

Con JWST todos poden ver que a maioría das galaxias do Universo profundo xiran en dirección oposta á Vía Láctea. Pero como pode ser iso? Quizais o Universo naceu xirando, ou quizais sexa causado pola distancia e a velocidade de rotación.https://t.co/R4ZuRhgaFn pic.twitter.com/8u3P9iHeJI
— Lior Shamir (@shamir_lior) Febreiro 27, 2025

Vía Láctea - a galaxia na que vivimos
1. A nosa galaxia natal, a Vía Láctea é unha galaxia espiral cunha estrutura plana en forma de disco.
2. Todas as estrelas (incluíndo o sol) e o gas do disco xiran ao redor do centro galáctico en sentido contrario ás agullas do reloxo (para o observador sobre o plano galáctico).
3. O sol xunto con todo o seu sistema planetario incluída a Terra está situado no brazo espiral de Orión-Cygnus a uns 25,000 anos luz do centro galáctico e tarda uns 230 millóns de anos en completar unha rotación arredor do centro.
4. A Terra, a localización das nosas observacións, tamén xira arredor do centro galáctico no sentido antihorario xunto con todo o resto da Vía Láctea.

JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES)
1. Obxecto: estudo do universo primitivo
2. Estuda a formación e evolución das galaxias desde o alto desprazamento ao vermello ata o mediodía cósmico (correspondente aos desprazamentos ao vermello de z = 2–3, cando o universo tiña entre 2 e 3 millóns de anos)
3. Utiliza imaxes infravermellas e espectroscopia nos campos profundos GOODS-S e GOODS-N (GOODS-N coincide co Hubble Deep Field North, mentres que GOODS-S coincide co Chandra Deep Field South).
4. O primeiro ano, os investigadores de JADES atopáronse con centos de galaxias candidatas dos primeiros 650 millóns de anos despois do Big Bang.

Enquisa profunda de Great Observatories Origins (GOODS)
1. Combina observacións profundas de tres grandes observatorios: o telescopio espacial Hubble, o telescopio espacial Spitzer e o observatorio de raios X Chandra, xunto con datos doutros telescopios.
2. Permite aos astrónomos estudar a formación e evolución das galaxias no universo remoto e primitivo.
3. pretende unir observacións extremadamente profundas dos Grandes Observatorios da NASA (Spitzer, Hubble e Chandra), Herschel e XMM-Newton da ESA e as instalacións terrestres máis potentes.

Nas imaxes de campo profundo do universo primitivo capturadas por JWST baixo o programa JADES, comprobouse que o número de galaxias que xiran en dirección oposta á dirección de rotación da Vía Láctea é un 50% maior que o número de galaxias que xiran na mesma dirección que a Vía Láctea. Así, hai unha asimetría pronunciada na distribución das direccións de xiro das galaxias no universo primitivo.

Descoñécese a razón exacta responsable da asimetría observada que contravén o Principio Cosmolóxico Estándar. A noción de que "o universo é homoxéneo e isotrópico a gran escala" non está probada. As observacións de campo profundo de JWST parecen violalo. Quizais o principio estea incompleto e non capte correctamente a estrutura a gran escala (LSS) do universo primitivo.

Os modelos cosmolóxicos alternativos violan a hipótese de isotropía do Principio Cosmolóxico Estándar pero explican a violación da simetría observada na dirección de rotación da galaxia. A cosmoloxía do burato negro (BHC) e a teoría do universo rotativo son un modelo tan alternativo. Segundo isto, o universo está aloxado dentro dun buraco negro nun universo pai. Porque, un buraco negro xira, o universo aloxado dentro dun buraco negro tamén xira na mesma dirección, polo que tal universo ten un eixe ou unha dirección de rotación preferida o que pode explicar por que a maioría das galaxias observadas no campo profundo de JWST teñen unha dirección de rotación. A estrutura fractal do universo é outro modelo alternativo que se basea na suposición de que a estrutura a gran escala do universo ten unha estrutura fractal. O patrón fractal repetido nega a aleatoriedade no universo, polo tanto, a violación da simetría nas direccións de rotación das galaxias.

Outra posibilidade é que o principio cosmolóxico é realmente válido, o universo é aleatorio e a non aleatoriedade observada na dirección do xiro da galaxia no campo profundo JWST para un observador baseado na Terra é un efecto da velocidade de rotación das galaxias observadas en relación á velocidade de rotación da Vía Láctea sobre o brillo das galaxias. As galaxias que xiran en dirección oposta á dirección de rotación da Vía Láctea parecen máis brillantes debido ao efecto de desprazamento Doppler e teñen máis probabilidades de ser observadas. Non obstante, dado que o impacto da velocidade de rotación no brillo das galaxias é leve, é difícil explicar as observacións realizadas a través de JADES e outros programas. Quizais algún aspecto descoñecido da física da rotación das galaxias afecte ás observacións.

***

Referencias:

Shamir L., 2025. A distribución da rotación das galaxias en JWST Advanced Deep Extragalactic Survey. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, volume 538, número 1, marzo de 2025, páxinas 76–91. Publicado o 17 de febreiro de 2025. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf292

Kansas State University News - O estudo do investigador K-State fai observacións desconcertantes sobre a Vía Láctea, as rotacións das galaxias do espazo profundo. Publicado o 12 de marzo de 2025. Dispoñible en https://www.k-state.edu/media/articles/2025/03/lior-shamir-james-webb-space-telescope-spinning-galaxies.html

Max-planck-gesellschaft. Novidades – Misión de rescate para o principio cosmolóxico. Publicado o 17 de setembro de 2024. Dispoñible en https://www.mpg.de/23150751/meerkat-absorption-line-survey-and-the-cosmological-principle

Aluri PK, et al 2023. O universo observable é consistente co principio cosmolóxico? Gravidade Clásica e Cuántica, Volume 40, Número 9. Publicado o 4 de abril de 2023. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6382/acbefc