Observações de campo profundo do JWST contradizem o princípio cosmológico

As observações de campo profundo do Telescópio Espacial James Webb sob o JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) mostram inequivocamente que a maioria das galáxias giram na direção oposta à direção de rotação da Via Láctea. Isso a não aleatoriedade na direção da rotação da galáxia contraria os princípios cosmológicos que exigem número de galáxias girando em uma direção para ser quase o mesmo que o número de galáxias girando na direção oposta. O princípio cosmológico padrão (CP) defende a visão de que o universo é homogêneo e isotrópico em larga escala, ou seja, o universo é o mesmo em todas as direções, não há preferência direcional. A razão exata para a inconsistência observada não é conhecida. Talvez, o princípio cosmológico é incompleto em capturar a estrutura em larga escala do universo e o universo começou com um giro, ou tem um padrão fractal repetitivo.

O princípio cosmológico (PC) é uma das ideias básicas em cosmologia. De acordo com isso, o universo é homogêneo e isotrópico, em uma escala suficientemente grande, ou seja, o universo é o mesmo em todas as direções, não há preferência direcional. No contexto da direção de rotação das galáxias, o princípio cosmológico padrão implica que o número de galáxias girando em uma direção deve ser quase o mesmo que o número de galáxias girando na direção oposta. No entanto, estudos anteriores indicaram que esse não é o caso e sugeriram uma assimetria na direção da rotação da galáxia. A análise recente de imagens extremamente detalhadas de galáxias no universo primitivo fornecidas pelo JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) mostra inequivocamente que a maioria das galáxias nos campos profundos giram na direção oposta à direção de rotação da nossa galáxia, a Via Láctea.

Com o JWST, todos podem ver que a maioria das galáxias no Universo profundo giram na direção oposta à Via Láctea. Mas como isso pode ser? Talvez o Universo tenha nascido girando, ou talvez seja causado pela distância e velocidade rotacional.https://t.co/R4ZuRhgaFn foto.twitter.com/8u3P9iHeJI
-Lior Shamir (@shamir_lior) 27 de fevereiro de 2025

Via Láctea – a galáxia em que vivemos
1. Nossa galáxia, a Via Láctea, é uma galáxia espiral com uma estrutura plana em forma de disco.
2. Todas as estrelas (incluindo o Sol) e o gás no disco giram em torno do centro galáctico no sentido anti-horário (para o observador acima do plano galáctico).
3. O Sol, juntamente com todo o seu sistema planetário, incluindo a Terra, está localizado no braço espiral de Órion-Cygnus, a cerca de 25,000 anos-luz do centro galáctico, e leva cerca de 230 milhões de anos para completar uma rotação em torno do centro.
4. A Terra, o local de nossas observações, também gira em torno do centro galáctico no sentido anti-horário, assim como todo o resto da Via Láctea.

Pesquisa Extragaláctica Profunda Avançada JWST (JADES)
1. Objetivo: estudo do universo primitivo
2. Estuda a formação e evolução das galáxias desde o alto desvio para o vermelho até o meio-dia cósmico (correspondendo a desvios para o vermelho de z = 2–3, quando o universo tinha cerca de 2 a 3 bilhões de anos)
3. Utiliza imagens infravermelhas e espectroscopia nos campos profundos GOODS-S e GOODS-N (GOODS-N coincide com o Campo Profundo Norte do Hubble, enquanto GOODS-S coincide com o Campo Profundo Sul do Chandra).
4. No primeiro ano, os pesquisadores do JADES encontraram centenas de galáxias candidatas dos primeiros 650 milhões de anos após o big bang.

Pesquisa Profunda de Origens dos Grandes Observatórios (GOODS)
1. Combina observações profundas de três Grandes Observatórios: o Telescópio Espacial Hubble, o Telescópio Espacial Spitzer e o Observatório de Raios X Chandra, juntamente com dados de outros telescópios.
2. Permite que astrônomos estudem a formação e evolução de galáxias no universo distante e primitivo.
3. visa unir observações extremamente profundas dos Grandes Observatórios da NASA (Spitzer, Hubble e Chandra), Herschel e XMM-Newton da ESA, e as mais poderosas instalações terrestres.

Nas imagens de campo profundo do universo inicial capturadas pelo JWST sob o programa JADES, foi descoberto que o número de galáxias girando na direção oposta à direção de rotação da Via Láctea é 50% maior do que o número de galáxias girando na mesma direção da Via Láctea. Assim, há uma assimetria pronunciada na distribuição das direções de rotação das galáxias no universo inicial.

A razão exata responsável pela assimetria observada que contraria o Princípio Cosmológico Padrão é desconhecida. A noção de que “o universo é homogêneo e isotrópico em larga escala” não é comprovada. As observações de campo profundo do JWST parecem violá-la. Talvez o princípio seja incompleto e não capture adequadamente a estrutura em larga escala (LSS) do universo primitivo.

Modelos cosmológicos alternativos violam a suposição de isotropia do Princípio Cosmológico Padrão, mas explicam a violação observada da simetria na direção da rotação da galáxia. A cosmologia do buraco negro (BHC) e a teoria do Universo rotativo são um modelo alternativo. De acordo com isso, o universo é hospedado dentro de um buraco negro em um universo pai. Como um buraco negro gira, o universo hospedado dentro de um buraco negro também gira na mesma direção, portanto, esse universo tem um eixo ou uma direção de rotação preferida, o que pode explicar por que a maioria das galáxias observadas no campo profundo do JWST tem uma direção de rotação. A estrutura fractal do universo é outro modelo alternativo que se baseia na suposição de que a estrutura em larga escala do universo tem uma estrutura fractal. O padrão fractal repetitivo nega a aleatoriedade no universo, portanto, a violação da simetria nas direções de rotação das galáxias.

Outra possibilidade é que o princípio cosmológico seja de fato válido, o universo seja aleatório, e a não aleatoriedade observada na direção da rotação da galáxia no campo profundo do JWST para um observador baseado na Terra seja um efeito da velocidade rotacional das galáxias observadas em relação à velocidade rotacional da Via Láctea no brilho das galáxias. Galáxias girando na direção oposta à direção de rotação da Via Láctea parecem mais brilhantes devido ao efeito de deslocamento Doppler e têm mais probabilidade de serem observadas. No entanto, como o impacto da velocidade rotacional no brilho das galáxias é leve, é difícil explicar as observações feitas por meio do JADES e outros programas. Talvez algum aspecto desconhecido da física da rotação das galáxias afete as observações.

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Referências:

Shamir L., 2025. A distribuição da rotação de galáxias no JWST Advanced Deep Extragalactic Survey. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 538, Edição 1, março de 2025, Páginas 76–91. Publicado em 17 de fevereiro de 2025. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf292

Notícias da Universidade Estadual do Kansas – Estudo do pesquisador da K-State faz observação intrigante sobre a Via Láctea e as rotações das galáxias do espaço profundo. Publicado em 12 de março de 2025. Disponível em https://www.k-state.edu/media/articles/2025/03/lior-shamir-james-webb-space-telescope-spinning-galaxies.html

Max-planck-gesellschaft. Notícias – Missão de resgate para o princípio cosmológico. Publicado em 17 de setembro de 2024. Disponível em https://www.mpg.de/23150751/meerkat-absorption-line-survey-and-the-cosmological-principle

Aluri PK, et al 2023. O Universo Observável é Consistente com o Princípio Cosmológico? Classical and Quantum Gravity, Volume 40, Número 9. Publicado em 4 de abril de 2023. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6382/acbefc