Zakaj se galaksije vrtijo? To vprašanje zaposluje astronome približno 100 let, odkar se je izkazalo, da so meglene, vrtinčaste lise, ki jih vidimo na nočnem nebu, pravzaprav spiralne galaksije, ki obstajajo ločeno od Rimske ceste. Strokovnjaki so končno našli prepričljiv dokaz za enega od vplivov, ki je galaksije spravil v gibanje: vrtinčaste gravitacijske interakcije, ki izvirajo iz časa, ko je bilo vesolje izjemno mlado.
Vsaj del vrtenja galaksij izvira iz gravitacijskih vplivov, ki so jih skupki plina in temne snovi izvajali na sosednje skupke več kot 13,6 milijarde let nazaj, še pred nastankom prvih galaksij, poroča raziskovalna skupina v reviji Nature Astronomy. Poznavanje povezave med današnjimi vrtečimi se galaksijami in starodavnim vrtinčenjem lahko raziskovalcem pomaga natančno razumeti, kaj se je dogajalo v tej oddaljeni dobi. Raziskovalci so prepričljivo dokazali ohranjene sledi starodavnega vrtenja, pravi Pablo López, astronom z Nacionalne univerze v Córdobi, ki pri delu ni sodeloval.
V zelo zgodnjem vesolju se je skrivnostna snov, znana kot temna snov, začela zbirati v velike skupke, imenovane haloji. Gravitacijski privlak teh halojev je k sebi vlekel plin, kar je sprožilo nastanek galaksij. Teoretiki že desetletja poskušajo pojasniti, kako je ta proces lahko novonastajajočim galaksijam podelil vrtenje. Zamisel iz leta 1969 pravi, da je bil vzrok v tem, da so se haloji, ki so šele nastajali, med seboj privlačili z gravitacijsko silo. Če je bil halo podolgovate oblike ali se je pozneje raztegnil, je na koncu, ki je bil najbližje velikemu sosedu, deloval močneje kot na bolj oddaljenem koncu. Ta neenakomerni privlak – imenovan plimska sila – je lahko na raztegnjeni halo deloval z vrtilno količino, torej navorom, in ga spravil v vrtenje.
Zagovorniki teorije tako imenovanega »plimskega navora« so predpostavljali, da bodo, če se halo enkrat začne vrteti, tudi galaksije, nastale iz njega, vrtele, to vrtenje pa se je lahko ohranilo do danes. Drugi trdijo, da je kaotični proces rasti in razvoja galaksij – vključno z ogromnim številom trkov in združitev med galaksijami – danes izbrisal vse sledi starodavnega vrtenja. Po Lópezovih besedah je dandanes konsenz, da sta oba stališča delno resnična: večina vrtenja izvira iz združitev, vendar se je iz zgodnjih časov ohranilo tudi nekaj vrtenja v majhni meri.
Da bi ugotovili, ali to drži, so Ming-Jie Sheng, raziskovalec z Univerze Xiamen, in njegova ekipa poskusili izračunati, kakšno vrtenje je lahko nastalo v starodavnih halojih v naši okolici v vesolju. Uporabili so lokalni 3D-zemljevid, ki ga je izdelal Sloan Digital Sky Survey (SDSS), nato pa simulirali porazdelitev protohalojev v zgodnjem vesolju, ki bi dala razporeditev galaksij, kakršno vidimo danes. Ta porazdelitev pa ne pove ničesar o obliki in orientaciji protohalojev, zato je raziskovalna skupina težavo rešila tako, da je kot nadomestek za obliko protohalojev uporabila same plimske sile.
„V prejšnjem simulacijskem delu smo pokazali, da ta aproksimacija izjemno dobro reproducira smer vrtenja, zato smo bili prepričani, da jo lahko uporabimo na opazovanjih,” pravi Hao-Ran Yu, član ekipe. Eduard Salvador Solé, opazovalni kozmolog z Univerze v Barceloni, se strinja: „Ta empirična aproksimacija ne predstavlja temeljne težave, izpeljani zaključki pa so gotovo pravilni.”
Ko so simulirali starodavne smeri in velikosti vrtenja na nočnem nebu, je ekipa preverila, ali se galaksije v lokalnem vesolju še vedno ujemajo s tem vzorcem. Pri tem so uporabili podatke drugega pregleda SDSS, ki je znal zaznati premike valovnih dolžin svetlobe, ki jo oddajajo zvezde in plini znotraj galaksij, in tako razkriti, kako hitro se približujejo nam ali oddaljujejo od nas. To je raziskovalcem omogočilo oceno vrtilnih hitrosti več kot 1600 galaksij. Velik vzorec je bil nujen, pravi Yu, saj je starodavni signal pri posameznih galaksijah izjemno šibek.
Vzorec vrtenja, ki ga je raziskovalna skupina opazila v lokalnem vesolju, se je s starodavno napovedjo ujemal zelo dobro, do take mere, da je izjemno malo verjetno, da gre za statistično naključje. „Naši rezultati zagotavljajo močan opazovalni dokaz, da so starodavni plimski navori pustili merljivo sled v vrtenju današnjih galaksij,” pravi Yu. Kaže pa, da le približno 13 % današnjega vrtenja izvira iz zgodnjega vesolja.
Ue-Li Pen, strokovnjak z Univerze v Torontu, ki je sodeloval pri raziskavi, upa, da bo ta neposredna povezava med vrtenjem današnjih galaksij in porazdelitvijo mase v zgodnjem vesolju, če bo rezultat potrjen, astronomom pomagala tudi pri razkrivanju drugih, težko določljivih kozmoloških parametrov, kot je masa nevtrinov. „Izkazalo se je, da tudi nevtrini izvajajo plimski navor na snov, njegova velikost pa je odvisna od mase nevtrina,” pravi Pen. „Upamo, da to ponuja nove, precej neposredne metode za merjenje gravitacijskega vpliva stvari, ki jih je sicer zelo težko zaznati.”
