James-Webb-Weltraumteleskop entdeckt, dass die meisten Galaxien im Uhrzeigersinn rotieren

 (smithsonianmag.com)
2 Punkte von GN⁺ 2025-04-01 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Von 263 Galaxien, die in den JADES-Deep-Field-Aufnahmen des JWST analysiert wurden, drehen sich etwa zwei Drittel im Uhrzeigersinn und das übrige Drittel gegen den Uhrzeigersinn – entgegen bisherigen Erwartungen
  • Unter der Annahme eines isotropen Universums, wonach das Universum in allen Richtungen weitgehend gleich aussieht, dürfte auch die Rotationsrichtung von Galaxien nicht zu einer Seite tendieren
  • Lior Shamir von der Kansas State University hat die Galaxienformen quantitativ analysiert und sagt, der Unterschied in den Zahlen sei auch auf den Bildern deutlich zu erkennen
  • Die Interpretation teilt sich grob in zwei Richtungen: die Möglichkeit eines rotierenden Universums, die die Schwarze-Loch-Kosmologie stützt, oder eine mögliche Beobachtungsverzerrung durch die Rotation der Milky Way und den Doppler shift
  • Sollten sich die Ergebnisse bestätigen, wäre eine Neukalibrierung der Entfernungsmessungen im tiefen Universum nötig; dies könnte auch Auswirkungen auf die Diskrepanz bei der Expansionsrate des Universums und auf das Problem großer Galaxien haben, die älter wirken, als sie sein sollten

In den JADES-Aufnahmen sichtbare Asymmetrie der Rotationsrichtung

  • Das James Webb Space Telescope der NASA beobachtet seit seinem Start in eine Sonnenumlaufbahn im Dezember 2021 die Geschichte des Universums
  • In den Deep-Field-Aufnahmen des Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) des JWST zeigte sich ein Ergebnis, dem zufolge sich die meisten Galaxien offenbar in dieselbe Richtung drehen
  • Gegenstand der Analyse in einem am 17. Februar in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichten Paper waren 263 Galaxien
    • Etwa zwei Drittel rotieren im Uhrzeigersinn
    • Etwa ein Drittel rotiert gegen den Uhrzeigersinn
  • Lior Shamir von der Kansas State University hat die Formen der Galaxien quantitativ analysiert, sagt aber, der Unterschied in den Zahlen sei auch auf den Bildern so klar, dass ihn jeder sehen könne

Konflikt mit der Annahme eines isotropen Universums

  • Nach der bisherigen Annahme müssten Galaxien gleichmäßig auf die eine und die andere Richtung verteilt sein
  • Dan Weisz von der UC Berkeley erklärte 2017 in Astronomy, diese Erwartung ergebe sich aus dem Konzept der Isotropie, wonach das Universum in allen Richtungen weitgehend gleich aussieht
  • Nach dieser Prämisse dürften Galaxien aus Sicht eines Beobachters keine bevorzugte Rotationsrichtung haben

Hypothese eines rotierenden Universums und mögliche Beobachtungsverzerrung

  • Die erste Möglichkeit ist die Interpretation, dass das Universum in einem rotierenden Zustand entstanden ist
    • Dies berührt die Schwarze-Loch-Kosmologie, der zufolge unser Universum im Inneren eines Schwarzen Lochs eines anderen Elternuniversums existiert
    • In dieser Hypothese erzeugt ein Schwarzes Loch in seinem Inneren ein Universum, und auch Schwarze Löcher in unserem Universum führen zu anderen Babyuniversen
    • Nikodem Poplawski von der University of New Haven sagt, eine vom Rotationsachsens des Eltern-Schwarzen-Lochs geerbte bevorzugte Achse des Universums könnte die Rotationsdynamik von Galaxien beeinflusst haben
  • Die zweite Möglichkeit ist, dass die Rotation der Milky Way die Beobachtungsergebnisse beeinflusst hat
    • Durch den Doppler shift könnten Galaxien, die entgegen der Bewegung der Milky Way rotieren, heller erscheinen
    • Dadurch könnten diese Galaxien in der Beobachtungsstichprobe des Teleskops überrepräsentiert sein

Mögliche Folgen bis hin zur Neukalibrierung von Entfernungsmessungen

  • Shamir sagt, falls die zweite Erklärung zutreffe, müssten die Entfernungsmessungen im tiefen Universum neu kalibriert werden
  • Eine Neukalibrierung der Entfernungsmessungen könnte auch mit der Diskrepanz bei der Expansionsrate des Universums zusammenhängen
  • Ob weitere Forschung die Schwarze-Loch-Kosmologie, Messfehler bei der Expansion des Universums oder eine andere Erklärung stützen wird, ist noch nicht geklärt

Verwandte Beiträge

1 Kommentare

 
GN⁺ 2025-04-01
Hacker-News-Kommentare
  • Derselbe Einzelautor (ein Informatiker) hat mit mehreren Datensätzen viele ähnliche Behauptungen aufgestellt und teils sogar völlig widersprüchliche Schlussfolgerungen gezogen.
    Einige Behauptungen wurden von Astronomen nachträglich geprüft; dabei fanden sie Analysefehler und mangelhafte statistische Tests. Unabhängige Studien fanden keine signifikanten Belege für Anisotropie.
    https://academic.oup.com/mnras/article/534/2/1553/7762193
    https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021ApJ...907..123I/abstra...
    https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2017MNRAS.466.3928H/abstra...
    Schon bei den JWST-bezogenen Behauptungen wurde 2024 anhand einer Stichprobe von nur 34 Galaxien aus frühen Daten behauptet, es gebe signifikant mehr Galaxien, die sich in derselben Richtung wie die Milchstraße drehen. In einem größeren Datensatz derselben Region ergab sich jedoch genau das Gegenteil: Es gab mehr Galaxien mit entgegengesetzter Drehrichtung. Im neuen Paper wird dieses Ergebnis dennoch als eindeutig signifikant dargestellt, ohne darauf einzugehen, dass das eigene frühere Ergebnis nicht reproduziert wurde.
    Auch das Stichprobengebiet ist sehr klein, und die Rotation naher Galaxien kann untereinander korreliert sein; das wurde nicht berücksichtigt. Es gibt mehrere JWST-Felder in unterschiedlichen Richtungen und auch zwei JADES-Felder, veröffentlicht wurde aber nur eines.
    Ich hoffe, die MNRAS-Redaktion ergreift Maßnahmen, damit derart minderwertige Behauptungen nicht ohne strengere Begutachtung erscheinen. Der Text wiederholt zudem weitgehend Ergebnisse früherer Papers; die neuen Resultate werden kaum diskutiert.
    Quelle: https://www.reddit.com/r/cosmology/comments/1ja9i53/the_dist...
    • Der Autor ist außerdem ein Befürworter der bereits hinreichend widerlegten Tired-Light-Theorie.
  • Wenn man daran denkt, dass Zyklone und Hurrikane auf der Erde auf der Nord- und Südhalbkugel in unterschiedliche Richtungen rotieren: Könnten wir uns dann gewissermaßen an einem der beiden Pole des beobachtbaren Universums befinden?
    Wenn beobachtet wird, dass sich die meisten Galaxien in unserer Umgebung in eine bestimmte Richtung drehen, frage ich mich, ob eine solche Deutung möglich wäre.
    • Vielleicht ist das eine noch dümmere Frage, aber würde eine Galaxie, die im Uhrzeigersinn zu rotieren scheint, von der anderen Seite aus betrachtet nicht gegen den Uhrzeigersinn erscheinen?
      Dann wäre die eigentliche Frage wohl, warum die relativen Ausrichtungen der Galaxien eine Drehrichtung zu bevorzugen scheinen.
    • Wenn sich das wirklich herausstellt, wäre das enorm interessant. Dann würde man auch fragen, ob es ein Zentrum gibt, das die beiden Pole verbindet, und falls ja, was dieses Zentrum ist.
      Auf der Erde entsteht so etwas durch die Rotation des Planeten und den Coriolis-Effekt; es könnte also auch bedeuten, dass das gesamte Universum rotiert.
    • Wenn ich mich richtig erinnere, ist der Virgo-Superhaufen gravitativ gebunden. Reine Spekulation, aber vielleicht umkreisen die Galaxien das Zentrum des Virgo-Superhaufens, und das erzeugt eine Art Coriolis-Effekt auf galaktischer Skala.
    • Es gibt eine Dipol-/Torus-Universum-Theorie: https://evolvingsouls.com/blog/toroidal-universe/
      Der Domainname ist etwas albern, aber der Inhalt ist ziemlich relevant.
  • Ursprünglich hätte ich 50:50 erwartet, aber in der Natur scheint es einige Asymmetrien zu geben, die zu einer Seite tendieren.
    Das Verhältnis von Materie zu Antimaterie, links- und rechtshändige Moleküle und jetzt auch die Rotationsrichtung von Galaxien. Vielleicht gibt es noch mehr, was ich übersehe.
    • Dass man linkshändige Neutrinos gefunden hat, aber keine rechtshändigen, scheint ein ähnlicher Fall zu sein.
      https://en.wikipedia.org/wiki/Sterile_neutrino
    • Es gibt auch die These, dass kosmische Strahlung die Bevorzugung rechtshändiger DNA in Lebewesen erklären könnte.
      „Der schnelle Zerfall von Pionen wird von der schwachen Wechselwirkung dominiert, und die schwache Wechselwirkung ist die einzige bekannte fundamentale Kraft mit Spiegelsymmetrieverletzung.“
      https://www.quantamagazine.org/cosmic-rays-may-explain-lifes...
    • Beim Materie-Antimaterie-Verhältnis weiß ich nicht, ob man überhaupt 50:50 erwarten sollte. Wäre 50:50 nicht ein extrem instabiles System?
      Jedenfalls kann man erwarten, dass instabile Zustände unwahrscheinlich sind und in stabile Zustände konvergieren. Auch die anderen Beispiele könnten aus ähnlichen Gründen nicht 50:50 sein.
    • Gibt es nicht auch eine andere beobachtungsbasierte Erklärung dafür, dass Planeten innerhalb eines Sonnensystems dazu tendieren, in derselben Richtung zu umlaufen?
    • Organisch-chemische Stoffe, die in Meteoriten gefunden werden, zeigen auch bei außerirdischem Ursprung links- und rechtshändige Varianten in nahezu gleichem Maß.
      Beim Rest könnte es daran liegen, dass eine oder mehrere unserer Prämissen falsch sind; der wahrscheinlichste Verdächtige ist für mich das kosmologische Prinzip.
  • Die Rotationsrichtung hängt vom Beobachter ab. Wenn ich eine Galaxie als im Uhrzeigersinn rotierend sehe, würde ein Beobachter auf der Rückseite dieser Galaxie sie gegen den Uhrzeigersinn sehen.
    Heißt das, dass wir uns im Universum einfach an einer solchen Position befinden, sodass wir zwei Drittel im Uhrzeigersinn und den Rest gegen den Uhrzeigersinn sehen?
    • Die Formulierung im eigentlichen Paper ergibt mehr Sinn: „In diesem Feld ist die Zahl der Galaxien, die sich entgegengesetzt zur Milchstraße drehen, etwa 50 % größer als die Zahl der Galaxien, die sich in derselben Richtung wie die Milchstraße drehen.“
    • „Rotationsrichtung“ wirkt auf mich wie eine ziemlich grobe Messgröße. Eigentlich müsste man wohl den Winkel der Galaxie relativ zu unserer Galaxie betrachten können.
      Zum Beispiel könnte 0° bedeuten, dass man sie genau von oben sieht und sie im Uhrzeigersinn erscheint, 180° genau von unten und damit gegen den Uhrzeigersinn, 90°/270° von der Seite. Ich frage mich, was herauskäme, wenn man mit diesem Parameter Statistik betreibt.
    • Weil das räumlich schwer intuitiv zu erfassen ist, stelle ich mir vor, ich stehe in einem Raum und es gibt Pfeile, die nach links oder rechts zeigen.
      Vor mir sind drei Pfeile nach links, hinter mir ebenfalls drei Pfeile, die nach links wirken, wenn ich mich umdrehe. Wenn ich dann an einem davon vorbeigehe, bleiben auf einer Seite zwei linke Pfeile übrig, und einer der vorher vor mir liegenden linken Pfeile wird zu einem rechten Pfeil, sodass es insgesamt wie fünf linke und ein rechter Pfeil wirken kann.

Die Beobachtung selbst ist also möglich, erklärt aber trotzdem nicht, warum ein Ungleichgewicht entsteht. An den meisten Orten im Universum würde man wohl aus jeder Perspektive eine ungefähr gleichmäßige Verteilung erwarten.

  • Alle reden über die Black-Hole-Hypothese, aber für mich wirkt eine falsche Annahme über die Rotation unserer Milchstraße plausibler. Denn diese Erklärung könnte auch zwei andere Probleme mit erklären.
    „Eine Neukalibrierung der Entfernungsmessung könnte auch ungelöste Fragen der Kosmologie erklären, etwa Unterschiede bei der Expansionsrate des Universums oder massereiche Galaxien, die nach bisherigen Entfernungsmessungen älter sein müssten als das Universum selbst.“
    • Ich verstehe nicht, wie die Rotation der Milchstraße mit 1e-16 Hz beeinflussen soll, wie wir die Richtung anderer Spiralgalaxien wahrnehmen.
    • Die Modellierung dürfte trivial sein. Für jemanden auf der Suche nach einem Promotionsthema, das kompliziert aussieht, aber nur grundlegende Trigonometrie nutzt, wäre das gut geeignet. Das Ergebnis ist wahrscheinlich „nein“.
  • Woran macht man „im Uhrzeigersinn“ fest? Gibt es im Universum eine Richtung nach oben?
    Oder ist es einfach die relative Richtung zu anderen Galaxien?
    • Gemeint ist im Uhrzeigersinn aus unserer Perspektive. Erwartet wird, dass man unabhängig davon, in welche Richtung man schaut und von wo aus man schaut, beide Rotationsrichtungen in gleicher Zahl sieht.
    • Vermutlich wurde ein Standardkoordinatensystem verwendet, zum Beispiel so etwas wie https://en.m.wikipedia.org/wiki/Supergalactic_coordinate_sys....
    • Die Formulierung im eigentlichen Paper ergibt mehr Sinn: „In diesem Feld ist die Zahl der Galaxien, die entgegengesetzt zur Milchstraße rotieren, etwa 50 % größer als die Zahl der Galaxien, die in die gleiche Richtung wie die Milchstraße rotieren.“
  • Ich verstehe nicht, wie der Teil „Wegen des Doppler-Effekts erwarten Astronomen, dass Galaxien, die entgegen der Bewegung unserer Milchstraße rotieren, heller erscheinen“ funktionieren soll.
    Die verlinkte Seite erklärt auch nicht, warum die Rotation wichtig wird. Eine Seite kommt auf uns zu und die andere entfernt sich von uns; das ist unabhängig von der Rotationsrichtung gleich und sollte daher die mittlere Helligkeit der gesamten Galaxie nicht beeinflussen.
    Das Originalpaper (https://academic.oup.com/mnras/article/538/1/76/8019798?logi...) verlinkt einige einschlägige Arbeiten, darunter auch https://www.mdpi.com/2073-8994/15/6/1190. Entweder beantwortet es meine Frage nicht oder ich habe es nicht verstanden; die erwartete Größenordnung der Helligkeitsänderung soll jedenfalls 0,6 % betragen. Das scheint das beobachtete Verhältnis der Rotationsrichtungen von 1:2 kaum erklären zu können.
    • Ich kenne mich mit der Physik nicht gut aus, habe aber gehört, dass es zwei Arten von Phänomenen gibt, die rotationssensitiv sind. Das eine ist der feste Spin von Quantenteilchen, wobei „Spin“ hier vielleicht so ein Wort ist, das Physiker gewählt haben, weil es sich gut anfühlt, ähnlich wie „Charm“ beim Charm-Quark; darauf will ich nicht tiefer eingehen.
      Das andere ist Elektromagnetismus. Wenn man geladene Teilchen kreisförmig bewegt, entsteht ein Magnetfeld senkrecht zur Kreisfläche, und je nachdem, von welcher Seite man es betrachtet, sieht dieses Magnetfeld anders aus.
      Ich weiß nicht, wie sich das auf das emittierte Licht auswirkt, frage mich aber auch, ob die Richtung des Magnetfelds einer Galaxie mit ihrer Rotationsrichtung korreliert.
      Vielleicht polarisiert das Magnetfeld das Licht, und zwei Magnetfelder polarisieren es in gleicher oder unterschiedlicher Richtung, was die beobachtete Helligkeit beeinflussen könnte; das ist aber vermutlich eine Spekulation mit zu wenig Information.
    • Es könnte eine subtile Anspielung auf das sein, was man üblicherweise relativistisches Beaming oder Doppler-Beaming nennt. Allerdings verbindet man diesen Effekt normalerweise mit Materie, die sich mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit bewegt.
      [0]: https://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_beaming
    • Eine Seite entfernt sich von uns, die andere kommt auf uns zu. Dadurch sind die Relativgeschwindigkeiten unterschiedlich, und dieser Unterschied ist nachweisbar.
  • Interessant, aber ich frage mich, ob man dafür wirklich JWST brauchte oder ob es bisher einfach niemand überprüft hatte.
    Gibt es zum Beispiel auch bei den im Hubble XDF enthaltenen Galaxien eine auffällige Asymmetrie der Rotationsrichtungen?
    Lior Shamir schrieb, dass in den letzten Jahren mehrere voneinander unabhängige Himmelsdurchmusterungen eine Asymmetrie gezeigt hätten, aber deren Größenordnung lag bei etwa 2 %.
    https://www.mdpi.com/2073-8994/16/10/1389
    https://aas.org/sites/default/files/2020-05/lior_aas236.pdf
    Die Asymmetrie in frühen Arbeiten mit JWST und in neueren Deep-Field-Aufnahmen ist mehr als eine Größenordnung größer.
    Außerdem zeigten die bisherigen Daten eine anisotrope Asymmetrie, etwa +6 % in einer Richtung und -5 % in einer anderen, was etwas völlig anderes ist als die nun berichteten +50 % als allgemeines Merkmal.
  • Es gibt auch eine verwandte Diskussion: https://news.ycombinator.com/item?id=43372271 („Is our universe trapped inside a black hole? This JWS Telescope discovery (space.com)“, 56 Kommentare)
  • „Diese bevorzugte Rotationsrichtung könnte einen von zwei Gründen haben: Entweder befindet sich unser gesamtes Universum in einem Black Hole, oder Astronomen haben die Expansion des Universums falsch gemessen.“
    Das ist der Untertitel des Artikels, und wirklich eine ausgezeichnete Zusammenfassung.
    • Ich kenne mich mit Himmelsmechanik nicht besonders aus, aber weil so viele mit „wir sind in einem Black Hole“ reagieren, frage ich mich: Weiß man, warum ein Black Hole eine bestimmte Rotationsrichtung bevorzugen sollte?
    • Beeindruckend, dass unter den vielen bewusstseinserweiternden möglichen Antworten zur Erklärung dieser Rotationsrichtung ausgerechnet „eigentlich befindet sich unser gesamtes Universum in einem Black Hole“ ausgewählt wurde. So, als würde das alles sauber erklären.