תצפיות בלתי צפויות של טלסקופ החלל ג'יימס וב (JWST) מרמזות שאולי אנו בתוך חור שחור

מחקר חדש הבוחן תצפיות של טלסקופ החלל ג'יימס וב (JWST) על היקום הקדום חשף תעלומה חדשה ומסקרנת: מרבית הגלקסיות נראות מסתובבות באותו כיוון. ממצא זה, שאינו נצפה או נחזה במסגרת ההבנה הנוכחית שלנו על היקום, עשוי לרמוז כי אנו נמצאים בתוך חור שחור, כך טוענים מחברי המחקר.

גלקסיות שמסתובבות באותו כיוון כמו שביל החלב המודגש באדום, הכיוון ההפוך בכחול / Image credit: Kansas State University

טלסקופ ג'יימס וב אפשר לאסטרונומים להביט אחורה בזמן, רחוק יותר מאשר כל טלסקופ אינפרא-אדום או אופטי אחר, ולראות אור אינפרא-אדום שנפלט מגלקסיות רחוקות רק 300 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול.

באמצעות טלסקופ האינפרא-אדום, קיווינו ללמוד יותר על היווצרות גלקסיות, כמו גם לפתור תעלומות לגבי האופן שבו חורים שחורים סופר-מסיביים גדלו לממדים כה עצומים. אך ככל שאנו מתבוננים עמוק יותר אל העבר, אנו נתקלים בכמה הפתעות.

אחת מהפתעות אלה התגלתה לאחרונה על ידי חוקרים מאוניברסיטת קנזס סטייט. הם בחנו תמונות של 263 גלקסיות מהיקום הקדום, שהיו ברורות מספיק כדי לקבוע את כיוון הסיבוב שלהן. המודלים הנוכחיים שלנו מניחים כי היקום הוא אחיד פחות או יותר בכל הכיוונים בקנה מידה גדול. רוב הפיזיקאים והאסטרונומים מניחים וחוזים כי לא אמור להיות כיוון מועדף לסיבוב גלקסיות, ושכך אמור להיות גם ביקום המודרני וגם ביקום הקדום יחסית.

אולם, כאשר הצוות בחן את הגלקסיות, הוא גילה הבדל משמעותי בין כיווני הסיבוב שלהן ביחס לשביל החלב. בסך הכול, 105 מהגלקסיות (40 אחוזים) הסתובבו נגד כיוון השעון, בעוד ש-158 (60 אחוזים) הסתובבו עם כיוון השעון. "ניתוח הגלקסיות בוצע באמצעות ניתוח כמותי של צורתן, אך ההבדל כל כך ברור שכל אדם שמביט בתמונה יכול לראות אותו", אמר ליאור שמיר, פרופסור חבר למדעי המחשב במכללה להנדסה על שם קארל ר. אייס, בהצהרה.

"אין צורך במיומנויות מיוחדות או בידע כדי לראות שהמספרים שונים. בעזרת כוחו של טלסקופ החלל ג'יימס וב, כל אחד יכול לראות זאת". ממצאים דומים דווחו בעבר, אם כי לא במידה כה דרמטית. אז מה עשוי לגרום לכך? קיימות מספר אפשרויות שיכולות לחזות כיוון סיבוב מועדף, אך הן מעט יוצאות דופן.

"אם התצפיות המוצגות כאן אכן משקפות את המבנה של היקום, הן מראות כי היקום הקדום היה הומוגני יותר מבחינת הכיוונים שבהם הגלקסיות מסתובבות, וכי הוא הופך לכאוטי יותר עם הזמן תוך שהוא מציג ציר קוסמולוגי בקנה מידה גדול הקרוב לקוטב הגלקטי", מסבירים החוקרים במאמרם.

גלקסיות שנצפו על ידי JWST כאשר אלו המסתובבות בכיוון אחד מוקפות באדום, אלו המסתובבות לשני מסומנות בכחול / Image credit: Kansas State University

"חלק מהמודלים הקוסמולוגיים מניחים גיאומטריה הכוללת ציר קוסמולוגי בקנה מידה גדול. אלה כוללים יקום אליפסואידי, מפץ גדול דיפולי, ואינפלציה איזוטרופית. במקרים אלה, התפלגות הסיבוב של הגלקסיות בקנה מידה גדול מיושרת בצורה של ציר קוסמולוגי, והמיקום של הציר הזה בסמוך לקוטב הגלקטי יכול להיחשב לצירוף מקרים".

אחת האפשרויות שמציעים מחברי המחקר היא שכיוון הסיבוב המועדף הוא תוצאה של כך שהיקום נמצא בתוך חור שחור של יקום גדול יותר. "הסבר אחד הוא שהיקום נולד כשהוא מסתובב. הסבר זה עולה בקנה אחד עם תיאוריות כגון קוסמולוגיית חור שחור, המניחה כי כל היקום הוא החלק הפנימי של חור שחור", אמר שמיר. "אבל אם היקום אכן נולד מסתובב, זה אומר שהתיאוריות הקיימות שלנו על הקוסמוס אינן שלמות".

הסבר כזה ידרוש הרבה יותר ראיות שיתמכו בו. הצוות מציע אפשרות נוספת, אם כי גם היא עשויה להוות אתגר לתיאוריות קיימות. ייתכן שהתופעה נגרמת כתוצאה מהשפעת אפקט דופלר, שיכול לגרום לאור להיראות מוסח לאדום או מוסח לכחול בהתאם לתנועת הגוף הפולט ביחס אלינו.

בגלל אפקט זה, גלקסיות שמסתובבות בכיוון ההפוך לשביל החלב נראות בהירות יותר. אם למהירות הסיבוב של שביל החלב יש השפעה גדולה יותר ממה שאסטרונומים הניחו עד כה, ייתכן שזה מסביר מדוע גלקסיות שמסתובבות בכיוון ההפוך לשביל החלב מיוצגות יתר על המידה ככל שאנו מביטים עמוק יותר ויותר לתוך היקום המוסח-אדום - הן פשוט נראות לנו בהירות יותר.

"אם זה אכן המקרה, נצטרך לכייל מחדש את מדידות המרחק שלנו עבור היקום העמוק", הוסיף שמיר. "כיול מחדש של מדידות המרחק יכול גם להסביר כמה שאלות בלתי פתורות אחרות בקוסמולוגיה, כמו ההבדלים בקצבי ההתפשטות של היקום והגלקסיות הגדולות שלפי מדידות המרחק הקיימות, אמורות להיות קדומות יותר מהיקום עצמו".

למרות שזהו מחקר מסקרן, יידרשו עוד תצפיות רבות כדי לאשר או להפריך את מה שנמצא, ולאחר מכן לקבוע איזה מבין ההסברים הוא הסביר ביותר.

מקורות:

• קטעים מהמחקר- The distribution of galaxy rotation in JWST Advanced Deep Extragalactic Survey מאת: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

• קטעים מ- Unexpected JWST Observations Hint We Might Be Inside A Black Hole מאת IFLScience שנכתב ע"י: James Felton.

• קטעים מ- ?Is our universe trapped inside a black hole מאת space.com שנכתב ע"י: Robert Lea.