Pyörivä maailmankaikkeus

[Celest1al Sphere]

Avaruus.fi -uutissivulla julkaistiin hiljattain uutinen, jossa kerrottiin eräiden tutkijoiden havainnoista, joiden perusteella he olivat päätelleet maailmankaikkeuden pyörivän. He olivat havainneet Linnunradan pohjoisnavan suunnassa oletettua enemmän vastapäivään pyöriviä galakseja. Tämän perusteella he päättelivät maailmankaikkeuden syntyneen pyörivässä tilassa, ja että se pyörii edelleen. Uutinen löytyy täältä: http://www.avaruus.fi/uutiset/kosmologia-ja-teoreettinen-fysiikka/kaikkeus-syntyi-pyorivana-ja-luultavasti-pyorii-edelleen.html

Tästä seuraa ainakin yksi kysymys: eikö ole niin, että pyöriminen on liikettä, ja että kaikki liike on suhteellista? Jos on niin, että ei voida sanoa, että maailmankaikkeus laajenee johonkin (koska ei ole mitään muuta), niin miten sitten voidaan sanoa, että maailmankaikkeus pyörii, koska silloin täytyisi olla jokin maailmankaikkeuden ulkopuolinen vertailukohde, jonka suhteen maailmankaikkeuden voidaan sanoa pyörivän?

Mitä mieltä olette? Vaikuttavatko tutkijoiden päätelmät järkeenkäyviltä, vai olenko minä aivan hakoteillä (mikä lienee kyllä se todennäköisempi vaihtoehto)?

Kosmisin terveisin,

Juha

[mistral]

Tästä seuraa ainakin yksi kysymys: eikö ole niin, että pyöriminen on liikettä, ja että kaikki liike on suhteellista? Jos on niin, että ei voida sanoa, että maailmankaikkeus laajenee johonkin (koska ei ole mitään muuta), niin miten sitten voidaan sanoa, että maailmankaikkeus pyörii, koska silloin täytyisi olla jokin maailmankaikkeuden ulkopuolinen vertailukohde, jonka suhteen maailmankaikkeuden voidaan sanoa pyörivän.

Juha

Tästä aiheesta oli keskustelua "Yleinen keskustelu/ vapaata ihmettelyä" puolella, mutta on niin fundamentaalinen uutinen että ansaitsee varmaan oman ketjunsa.
Itse ainakin erottelen avaruuden ja materian joka siellä liikkuu. Jos puhutaan materiasta, se liikkuu suhteessa muuhun materiaan ja jos kaikkeus on suuressa mittakaavassa tasaisen tiheä, ei silloin voida sanoa, missä suunnassa on alkuräjähdyksen keskus. Mutta ymmärtääkseni  tämän havainnon myötä voidaan päätellä jotain keskuksen suunnasta.
Itse pyöriminen voidaan käsittääkseni mitata periaatteessa hyrräkompassilla mutta niin tarkkaa kompassia tuskin voidaan tehdä ja niin pitkää mittausjaksoa, kenties miljardeja vuosia, ei voida tehdä. Hyrräkompassia pidän siksi "oikeana" laitteena, koska se on lukittu avaruuden suuntiin, ei materian. Tarkoitan, vaikka se liikkuu avaruudessa kaarevaa rataa, säilyttää se silti saman akselisuunnan avaruuden koordinaatistoon nähden.
Nyt, jos ajatellaan että galaksit ovat suuria hyrräkompasseja, voidaan niiden pyörimisestä päätellä tämä sama asia, vaikka paljon törmäyksiä ym. häiriöitä on ajan kuluessa tapahtunut.
Ymmärrän tämän jotenkin intuitiivisesti ja myönnän että voin olla hakoteillä.

[Jarkko.A]

Voisiko tuossa olla jokin käännösvirhe, joka selittäisi asian? Eli on tarkoitettu, että maailmankaikkeuden materia pyörii, ei itse maailmankaikkeus. Tuon minä voisin vielä ymmärtää, mutta maailmankaikkeuden itsensä pyörimistä en ymmärrä tai siis lähinnä sitä että sillä olisi jotain havaittavia vaikutuksia.

Jos materia maailmankaikkeudessa on lähtenyt pyörimään vaikka inflaation jälkeen, aiheutuisi siitä tuo ilmiö. Silloin liike olisi vielä järkeenkäypää koska muuta materiaa voitaisiin käyttää suhteuttamaan liikettä. Maailmankaikkeuden itsensä pyöriminen taas vaatisi jonkin maailmankaikkeuden ulkopuolisen kiinnekohdan johon liikettä verrata.

Tuokin materian pyöriminen vaatii oletuksena sen, että maailmankaikkeudella olisi tietty muoto, jotta voitaisiin selvittää tuo pyörimisliikkeen suunta. Esimerkiksi jos se olisi pizzan muotoinen, tapahtuisi ulkolaidoilla liike eri nopeudella kuin sisälaidoilla. En sitten tiedä miten suhtautuisi laajenemiseen.

Saattaahan tuossa olla sekin kohta pohdittavana, onko havaittujen kohteiden etäisyys toisistaan tarpeeksi suuri, jotta voitaisiin sulkea ulos "paikalliset" ilmiöt. Ison massakeskittymän nopea liikkuminen näiden kohteiden ohitse on voinut saada ne pyörimään vastakkaiseen suuntaan. En nyt tarkoita mitään yksittäistä mustaa aukkoa vaan massivisia galaksiklustereita.

Pohdintoja joilla ei ole tietopohjaa :)

[Jarkko.A]

Alkuräjähdyksen keskushan on joka tapauksessa kaikkialla, kun sen myötä syntyi kaikki. Ennemminkin tuosta voisi päätellä jotain maailmankaikkeuden keskuksen suunnasta silloin kun sillä on jokin päättyvä muoto.

[Umbra]

Muistaakseni Kurt Gödel osoitti aikamatkailun olevan suhteellisuusteorian mukaan mahdollista pyörivässä maailmankaikeudessa (http://fi.wikipedia.org/wiki/Aikamatkailu). Eli ilmeisesti maailmankaikkeuden pyöriminen on ainakin teoriatasolla kunniallinen suhteellisuusteorian ratkaisu. Intuitiivisesti on toki hankala hahmottaa, minkä kiinnekohdan suhteen maailmankaikkeus pyörisi, tai tarvitaanko mitään kiinnekohtaa.

Mikäli havainto osoittautuu paikkansapitäväksi, kyseessä lienee potentiaalisesti hyvinkin mullistava asia. Nykyiset kosmologiset mallit pitkälti perustuvat oletuksiin maailmankaikkeuden isotrooppisuudesta ja homogeenisuudesta, joiden kanssa pyöriminen näyttäisi olevan ristiriidassa.

[mistral]

Intuitiivisesti on toki hankala hahmottaa, minkä kiinnekohdan suhteen maailmankaikkeus pyörisi, tai tarvitaanko mitään kiinnekohtaa. 

Pyöriminen on ilmeisesti päätelty siitä että materian kehänopeus kasvaa kauemmas mentäessä. Jos palataan taaksepäin aikaan, jolloin kaikkeuden halkaisija oli esim 10 000 valovuotta ja oletetaan että se pyörii jollakin nopeudella, tarkoittaa se sitä että ulkokehällä on huomattavasti suurempi kehänopeus. Tilanne laajentumisen jälkeen pysyy samana, eli jossakin kehänopeus on max ja jossakin nolla. Siellä, missä se on nolla, on alkuräjähdyksen keskus, tai ainakin pyörähdysakseli.

Sitä en ymmäärrä, kuinka äkkilaajenemisessa, joka tapahtui sekunnin murto-osassa, voi siirtyä niin suuri kehänopeus.

[Liz]

Jos maailmankaikkeuden materia pyörii niin voisiko tämä pyörimisliike poistaa pimeän aineen tarpeen kokonaan? Eli kaikki mallit saataisiin täsmäämään ilman pimeää ainetta?

[Kaizu]

Pyöriminen on ilmeisesti päätelty siitä että materian kehänopeus kasvaa kauemmas mentäessä. Jos palataan taaksepäin aikaan, jolloin kaikkeuden halkaisija oli esim 10 000 valovuotta ja oletetaan että se pyörii jollakin nopeudella, tarkoittaa se sitä että ulkokehällä on huomattavasti suurempi kehänopeus. Tilanne laajentumisen jälkeen pysyy samana, eli jossakin kehänopeus on max ja jossakin nolla. Siellä, missä se on nolla, on alkuräjähdyksen keskus, tai ainakin pyörähdysakseli.

Sitä en ymmäärrä, kuinka äkkilaajenemisessa, joka tapahtui sekunnin murto-osassa, voi siirtyä niin suuri kehänopeus.

Pyöriminen on päätelty siitä että yhteen tiettyyn suuntaan pyöriviä galakseja on enemmän kuin pitäisi olla jos pyörimissuunta olisi satunnainen.

Pyöriminen voi tapahtua niin kuin tanssiparketilla. Kukin pari pyörii pienehköllä alueella samaan suuntaan mutta koko lattia ei välttämättä pyöri. Silloin ei löydy yhtä pyörimiskeskusta vaan useita.

Jos ennen inflaatiota on ollut pyöriviä kappaleita, niiden pyörähdyskeskiö on vain siirtynyt uuteen paikkaan avaruuden laajetessa. Jos taas koko kaikkeus olisi pyörinyt, kulmanopeus olisi pudonnut samassa suhteessa kuin kaikkeuden säde olisi laajenntunut, eli olisi tällä hetkellä mitätön vaikka alkujaan kehänopeus olisi ollut valon nopeuden suuruusluokkaa.

Kaizu

[Umbra]

Minä tulkitsen asian siten, että jos maailmankaikkeus pyörisi kokonaisuudessaan, tämä aiheuttaisi coriolis-voiman, joka vaikuttaisi yksittäisten galaksien pyörimissuuntaan. Vastaavalla tavallahan Maapallon pyöriminen saa tuulet kiertymään myötäpäivään pohjoisella pallonpuoliskolla.

Maailmankaikkeuden pyörimisen mahdollista yhteyttä pimeään aineeseen tai sen tarpeeseen en nyt onnistu heti hahmottamaan. Vositko Liz täsmentää millä lailla ajattelet pyörimisen poistavan pimeän aineen tarpeen?

[Liz]

Pimeä aine luotiin aluperin galaksien rotaatiokäyrän muodon vuoksi.
Tuli mieleen että voisiko koko maailmankaikkeuden materian pyöriminen aiheutta voiman joka selittäisi havaittujen rotaatiokäyrien muodot. Tämä oli mielessäni.

[mistral]

Pimeä aine luotiin aluperin galaksien rotaatiokäyrän muodon vuoksi.
Tuli mieleen että voisiko koko maailmankaikkeuden materian pyöriminen aiheutta voiman joka selittäisi havaittujen rotaatiokäyrien muodot. Tämä oli mielessäni.

Tässä äskeisessä havainnossa juju on siinä että galaksien pyörimissuunta ei ole todennäköisyydeltään sattumanvarainen vaan kallistuu tiettyyn suuntaan. Se kertoo siitä että materialla on eri nopeus eri etäisyyksillä universumin pyörimisakselista.

Galaksin rotaatiokäyrä taas kertoo sen massan määrästä ja sen jakaumasta. Jos tällaisen galaksin tavallisen aineen määrä ei millään riitä selittämään rotaatiokäyrää, joudutaan olettamaan lisää massaa pimeän aineen avulla.

[Kaizu]

Minä tulkitsen asian siten, että jos maailmankaikkeus pyörisi kokonaisuudessaan, tämä aiheuttaisi coriolis-voiman, joka vaikuttaisi yksittäisten galaksien pyörimissuuntaan. Vastaavalla tavallahan Maapallon pyöriminen saa tuulet kiertymään myötäpäivään pohjoisella pallonpuoliskolla.

Coriolis-voima, sen enempää kuin keskipakovoima eivät ole varsinaisesti voimia vaan ilmentymiä massan hitaudesta kun kappaletta poikkeutetaan muilla voimilla (gravitaatio, sähkomagneettiset voimat) sen luonnolliselta reitiltään.

Kaizu

[Kaizu]

Tässä äskeisessä havainnossa juju on siinä että galaksien pyörimissuunta ei ole todennäköisyydeltään sattumanvarainen vaan kallistuu tiettyyn suuntaan. Se kertoo siitä että materialla on eri nopeus eri etäisyyksillä universumin pyörimisakselista.

Mihin tämä jälkimmäinen lause perustuu?

Kaizu

[mistral]

Mihin tämä jälkimmäinen lause perustuu?

Kaizu

Muuten ei saada aikaan galaksien pyörimissuunnan sattumanvaraisuudesta poikkeavaa tulosta. Muistaakseni se oli 7%, siis poikkeama sattumanvaraisesta. Se kertoo siitä että materialla on nopeuseroa jossakin suunnassa. Uutisessa sanottiin että kysymys on pyörimisestä, joten ymmärtäisin että nopeusero on kehänopeudessa.

Ja jos ajatellaan kuinka galaksi syntyy, niin sehän kerää materiaa satojen tuhansien valovuosien päästä. Nyt, jos toiselta laidalta kerätty materia on esim. 1000km/t "nopeampaa" kuin toiselta laidalta kerätty, syntyy sen kautta tiettyyn suuntaan pyörivä galaksi. Ja juuri se että tietty suunta on suositumpi kuin muut, kertoo suuren mittakaavan nopeuseroista.

[Umbra]

Pimeä aine luotiin aluperin galaksien rotaatiokäyrän muodon vuoksi.
Tuli mieleen että voisiko koko maailmankaikkeuden materian pyöriminen aiheutta voiman joka selittäisi havaittujen rotaatiokäyrien muodot. Tämä oli mielessäni.

Mielenkiintoinen ajatus. Tosin tietääkseni pimeää ainetta tarvitaan muuhunkin kuin galaksien rotaatiokäyrien selittämiseen. Paitsi yksittäiset galaksit, myöskään galaksijoukot eivät pysyisi koossa ilman pimeää ainetta. Kosmologiassa pimeän aineen massaa tarvitaan tekemään maailmankaikkeudesta laakea, tosin tämä on toki luonteeltaan epäsuora todiste. Suorin todiste pimeästä aineesta taitaa olla gravitaatiolinssien avulla tehdyt havainnot; toisin sanoen pimeä aine (kuten kaikki muukin massa) taivuttaa valoa painovoimallaan.