JWST's Deep Field Observations zijn in strijd met het kosmologisch principe

Diepe veldwaarnemingen van de James Webb Space Telescope onder JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) tonen ondubbelzinnig aan dat de meeste sterrenstelsels in een richting draaien die tegengesteld is aan de draairichting van de Melkweg. niet-willekeur in de richting van de rotatie van het sterrenstelsel is in strijd met kosmologische principes die vereisen aantal sterrenstelsels die in één richting roteren, bijna gelijk is aan het aantal sterrenstelsels dat in de tegenovergestelde richting roteert. Het standaard kosmologisch principe (CP) is van mening dat het heelal homogeen en isotroop is op grote schaal, dwz het universum is in alle richtingen hetzelfde, is er geen richtingsvoorkeur. De exacte reden voor de waargenomen inconsistentie is niet bekend. Misschien, Het kosmologische principe is niet volledig in het vastleggen van de grootschalige structuur van het heelal. Het heelal begon met een spin, of het heeft een herhalend fractaal patroon.

Het kosmologisch principe (CP) is een van de basisideeën in de kosmologie. Volgens dit principe is het heelal zowel homogeen als isotroop, op een voldoende grote schaal, d.w.z. het heelal is in alle richtingen hetzelfde, er is geen voorkeur voor richting. In de context van de rotatierichting van sterrenstelsels impliceert het standaard kosmologisch principe dat het aantal sterrenstelsels dat in één richting roteert, bijna hetzelfde moet zijn als het aantal sterrenstelsels dat in de tegenovergestelde richting roteert. Eerdere studies hebben echter aangegeven dat dit niet het geval is en suggereren een asymmetrie in de rotatierichting van sterrenstelsels. De recente analyse van extreem gedetailleerde beelden van sterrenstelsels in het vroege heelal, geleverd door JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), toont ondubbelzinnig aan dat de meeste sterrenstelsels in de diepe velden roteren in de richting die tegengesteld is aan de rotatierichting van ons thuissterrenstelsel, de Melkweg.

Met JWST kan iedereen zien dat de meerderheid van de sterrenstelsels in het diepe heelal in tegengestelde richting van de Melkweg roteren. Maar hoe kan dat? Misschien is het heelal roterend geboren, of misschien komt het door de afstand en rotatiesnelheid.https://t.co/R4ZuRhgaFn foto.twitter.com/8u3P9iHeJI
— Lior Shamir (@shamir_lior) 27 februari 2025

Melkweg – het sterrenstelsel waarin we leven
1. Ons thuissterrenstelsel, de Melkweg, is een spiraalvormig sterrenstelsel met een platte, schijfvormige structuur.
2. Alle sterren (inclusief de zon) en het gas in de schijf draaien rond het galactische centrum in tegen de klok in (voor de waarnemer boven het galactische vlak).
3. De zon en het gehele planetenstelsel, inclusief de aarde, bevinden zich in de spiraalarm Orion-Cygnus, op ongeveer 25,000 lichtjaar van het galactische centrum. Eén rotatie om het centrum duurt ongeveer 230 miljoen jaar.
4. De Aarde, de locatie van onze waarnemingen, draait net als al het andere in de Melkweg tegen de klok in rond het galactische centrum.

JWST Geavanceerd Diep Extragalactisch Onderzoek (JADES)
1. Doel: studie van het vroege heelal
2. Bestudeert de vorming en evolutie van sterrenstelsels van hoge roodverschuiving tot het kosmische middaguur (overeenkomend met roodverschuivingen van z = 2–3, toen het heelal ongeveer 2 tot 3 miljard jaar oud was)
3. Maakt gebruik van infraroodbeelden en spectroscopie in de GOODS-S en GOODS-N diepe velden (GOODS-N valt samen met het Hubble Deep Field North, terwijl GOODS-S samenvalt met het Chandra Deep Field South).
4. In het eerste jaar kwamen de JADES-onderzoekers honderden kandidaat-sterrenstelsels tegen uit de eerste 650 miljoen jaar na de oerknal.

Grote Observatoria Origins Deep Survey (GOEDEREN)
1. Combineert diepgaande observaties van drie grote observatoria: de Hubble-ruimtetelescoop, de Spitzer-ruimtetelescoop en het Chandra-röntgenobservatorium, samen met gegevens van andere telescopen.
2. Maakt het voor astronomen mogelijk om de vorming en evolutie van sterrenstelsels in het verre, vroege heelal te bestuderen.
3. heeft als doel de extreem diepe observaties van de grote observatoria van NASA (Spitzer, Hubble en Chandra), de Herschel en XMM-Newton van ESA en de krachtigste faciliteiten op aarde te verenigen.

In de deep field-beelden van het vroege heelal die door JWST onder het JADES-programma zijn vastgelegd, is ontdekt dat het aantal sterrenstelsels dat in een richting roteert die tegengesteld is aan de rotatierichting van de Melkweg, 50% hoger is dan het aantal sterrenstelsels dat in dezelfde richting roteert als de Melkweg. Er is dus een uitgesproken asymmetrie in de verdeling van de rotatierichtingen van sterrenstelsels in het vroege heelal.

De exacte reden die verantwoordelijk is voor de waargenomen asymmetrie die in strijd is met het Standaard Kosmologisch Principe is onbekend. Het idee dat "het universum zowel homogeen als isotroop is op grote schaal" is niet bewezen. De diepe veldwaarnemingen van JWST lijken dit te schenden. Misschien is het principe onvolledig en legt het de grootschalige structuur (LSS) van het vroege universum niet goed vast.

Alternatieve kosmologische modellen schenden de isotropie-aanname van het Standaard Kosmologisch Principe, maar verklaren de waargenomen schending van symmetrie in de richting van de rotatie van sterrenstelsels. Zwarte gat kosmologie (BHC) en theorie van roterend heelal is zo'n alternatief model. Volgens dit model bevindt het heelal zich in een zwart gat in een ouder heelal. Omdat een zwart gat draait, draait het heelal dat zich in een zwart gat bevindt ook in dezelfde richting, dus zo'n heelal heeft een as of een voorkeursrichting van rotatie, wat kan verklaren waarom de meeste sterrenstelsels die in JWST deep field zijn waargenomen, één rotatierichting hebben. Fractale structuur van het heelal is een ander alternatief model dat is gebaseerd op de aanname dat de grootschalige structuur van het heelal een fractale structuur heeft. Het herhalende fractale patroon ontkent willekeur in het heelal, dus de schending van symmetrie in de rotatierichtingen van sterrenstelsels.

Een andere mogelijkheid is dat het kosmologische principe inderdaad geldig is, het universum willekeurig is en de waargenomen niet-willekeurigheid in de richting van de rotatie van het sterrenstelsel in het JWST-diepveld voor een op aarde gebaseerde waarnemer een effect is van de rotatiesnelheid van de waargenomen sterrenstelsels ten opzichte van de rotatiesnelheid van de Melkweg op de helderheid van sterrenstelsels. Sterrenstelsels die in een richting roteren die tegengesteld is aan de rotatierichting van de Melkweg, lijken helderder vanwege het Doppler-verschuivingseffect en worden waarschijnlijker waargenomen. Omdat de impact van de rotatiesnelheid op de helderheid van sterrenstelsels echter mild is, is het moeilijk om de observaties die via JADES en andere programma's zijn gedaan, te verklaren. Misschien heeft een onbekend aspect van de fysica van de rotatie van sterrenstelsels invloed op de observaties.

***

Referenties:

Shamir L., 2025. De distributie van rotatie van sterrenstelsels in JWST Advanced Deep Extragalactic Survey. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 538, Issue 1, maart 2025, pagina's 76-91. Gepubliceerd op 17 februari 2025. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf292

Kansas State University News – Onderzoeker van K-State doet raadselachtige observatie over de rotaties van Melkweg en diepe ruimtestelsels. Geplaatst op 12 maart 2025. Beschikbaar op https://www.k-state.edu/media/articles/2025/03/lior-shamir-james-webb-space-telescope-spinning-galaxies.html

Max-planck-gesellschaft. Nieuws – Reddingsmissie voor het kosmologisch principe. Geplaatst op 17 september 2024. Beschikbaar op https://www.mpg.de/23150751/meerkat-absorption-line-survey-and-the-cosmological-principle

Aluri PK, et al 2023. Is het waarneembare universum consistent met het kosmologisch principe? Classical and Quantum Gravity, Volume 40, Nummer 9. Gepubliceerd op 4 april 2023. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6382/acbefc