A galaxisok már a születésük előtt bepöröghettek

Vesto Slipher amerikai csillagász volt az első, aki a galaxisok szögsebességét mérni kezdte, 1914-ben az Androméda-galaxist vizsgálta meg. Színképeken alapuló mérései során észrevette, hogy a galaxis két szemközti oldala eltérő sebességgel mozog, s úgy sejtette, ennek hátterében a galaxis forgása állhat. Mintegy 10 évvel később Edwin Hubble azt is igazolta, hogy ezek a fura, spirális égi objektumok a Tejútrendszeren kívül elhelyezkedő, idegen csillagvárosok. Nagyjából tehát száz éve tudjuk, hogy forognak a galaxisok – ám ennek az okát mindmáig nem sikerül teljesen megmagyarázni.

Egy kínai kutatócsoport nemrégiben megtalálta az eddigi legerősebb bizonyítékát annak, hogy ez a forgás még az univerzum hajnalán fennállt gravitációs egyenetlenségek hatására indult be. Az erre vonatkozó elmélet már 1949-ben felmerült Fred Hoyle asztrofizikusban (a nevéhez kötődik a „Big Bang” vagyis a nagy bumm elnevezés az Ősrobbanásra), de mindmáig nehéz volt igazolni.

A korai világegyetemben az anyag nem teljesen egyenletesen oszlott el: az ősrobbanás után megmaradt parányi sűrűségkülönbségek miatt egyes térségekben valamivel több vagy kevesebb anyag, így erősebb vagy gyengébb gravitáció alakult ki. Ez az egyenetlen gravitációs tér árapályerőket keltett, amelyek forgatónyomatékot fejtettek ki a kialakuló, szabálytalan alakú galaxiskezdeményekre, és ezzel forgásba hozták őket.

Amennyiben ez az elmélet igaz, úgy a mai galaxisok forgástengelye nem véletlenszerű, hanem ennek az ősi környezetnek a nyomait őrzi. A probléma azonban az, hogy nem láthatjuk közvetlenül azt az ősi állapotot, amikor kialakultak. A kutatók most két égboltfelmérés adataiból következtettek erre vissza. A MaNGA égboltfelmérés adataiból megállapították a galaxisok forgásának irányát, ehhez azt mérték meg, hogy a galaxis melyik oldala közeledik felénk, és melyik távolodik tőlünk. Ezután az ELUCID projekt segítségével pedig rekonstruálták a közeli világegyetem kezdeti anyageloszlását.

A galaxisokat látható tömegüknél jóval nagyobb, láthatatlan, sötét anyagból álló anyagfelhők, úgynevezett sötét anyag halók veszik körül Ezek gravitációja alapvető szerepet játszik a galaxisok kialakulásában és fejlődésében.

A kutatók most számítógépes szimuláció segítségével modellezték e halóknak a történetét, hogy megállapítsák, hol helyezkedett el a korai világegyetemben az az anyagtömeg, amelyből később az adott sötét anyag haló és a benne lévő galaxis kialakult. Eztán az ősi gravitációs adatok alapján kiszámították, miként is kellett forogjanak ezek az ősi anyagtömegek.

A legerősebb kapcsolatot a nagy tömegű elliptikus galaxisok gázának forgásában találták. Spirális galaxisoknál és a csillagok mozgását nézve ez jóval gyengébb volt. Ennek oka lehet, hogy az elliptikus galaxisok nagyobb sötét anyag halókban vannak, és a gáz mozgása jobban megőrzi a korai gravitációs hatásokat. A vizsgált galaxisokra kapott adatok ráadásul olyan nagy fokú egyezést mutattak a modellszámítások adataival, hogy a kutatók kizárhatják, hogy ez a puszta véletlen hatása volna.

Ez persze nem jelenti azt, hogy egy-egy galaxis forgásából vissza lehetne következtetni annak a teljes történetére, mivel az összeolvadások és más folyamatok is beleszólnak a forgásba. Azonban sok galaxis együttes vizsgálatából statisztikai hatásként kimutatható ez az ősi információ. Olyasmit képzeljünk el, mint az, hogy egy népesség génállományában felismerhető egy ősi népességcsökkenés vagy keveredés nyoma, miközben egyetlen mai ember genomjából nem rekonstruálható pontosan, mi történt az ő egyes felmenőivel a múltban.

A mintegy 1600 galaxis adatait tükröző kutatási eredmény azért fontos, mert a galaxisok forgása a jövőben új információforrás lehet, és segíthet pontosabban megérteni például a sötét energia vagy más alapvető kozmikus paraméterek tulajdonságait. Ilyen lehet még a rejtélyes részecskék, a neutrínók tömege, amely szintén kapcsolatban áll a galaxisok forgásával.