Teleskop Luar Angkasa James Webb menemukan sebagian besar galaksi berputar searah jarum jam

• Dari 263 galaksi yang dianalisis dalam citra ruang dalam JADES JWST, sekitar dua pertiga berputar searah jarum jam, sementara sepertiga sisanya berputar berlawanan arah jarum jam, bertentangan dengan ekspektasi sebelumnya
• Dalam asumsi alam semesta isotropik, yaitu bahwa alam semesta tampak kurang lebih sama dari segala arah, arah rotasi galaksi semestinya juga tidak condong ke salah satu sisi
• Lior Shamir dari Kansas State University menganalisis bentuk galaksi secara kuantitatif, dan mengatakan bahwa perbedaan jumlahnya terlihat jelas bahkan dari citranya
• Interpretasinya terbagi menjadi dua kemungkinan besar: kemungkinan alam semesta yang berotasi, yang mendukung kosmologi lubang hitam, atau kemungkinan bias pengamatan yang disebabkan oleh rotasi Milky Way dan Doppler shift
• Jika hasil ini terkonfirmasi, kalibrasi ulang pengukuran jarak di alam semesta jauh akan diperlukan, dan hal ini juga dapat memengaruhi perbedaan laju ekspansi alam semesta serta persoalan galaksi besar yang tampak terlalu tua

---

Asimetri arah rotasi yang terlihat dalam citra JADES

• James Webb Space Telescope milik NASA telah mengamati sejarah alam semesta sejak diluncurkan ke orbit Matahari pada Desember 2021
• Dalam citra ruang dalam Advanced Deep Extragalactic Survey(JADES) dari JWST, muncul hasil yang menunjukkan bahwa sebagian besar galaksi tampaknya berputar ke arah yang sama
• Analisis dalam makalah yang diterbitkan pada 17 Februari di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society mencakup 263 galaksi
  • Sekitar dua pertiga berputar searah jarum jam
  • Sekitar sepertiga berputar berlawanan arah jarum jam
• Lior Shamir dari Kansas State University mengatakan bahwa ia menganalisis bentuk galaksi secara kuantitatif, tetapi perbedaan jumlahnya begitu jelas pada citra sehingga siapa pun dapat melihatnya

Bertentangan dengan asumsi alam semesta isotropik

• Dalam asumsi yang ada, galaksi seharusnya terbagi merata antara satu arah dan arah lainnya
• Dan Weisz dari UC Berkeley menjelaskan dalam Astronomy pada 2017 bahwa ekspektasi ini berasal dari konsep isotropi, yakni bahwa alam semesta tampak kurang lebih sama dari segala arah
• Berdasarkan premis ini, dari sudut pandang pengamat, galaksi tidak seharusnya memiliki arah rotasi yang lebih disukai

Hipotesis alam semesta berotasi dan kemungkinan bias pengamatan

• Kemungkinan pertama adalah interpretasi bahwa alam semesta lahir dalam keadaan berotasi
  • Ini berkaitan dengan kosmologi lubang hitam, yaitu gagasan bahwa alam semesta kita berada di dalam lubang hitam dari alam semesta induk lain
  • Dalam hipotesis ini, lubang hitam menciptakan alam semesta di dalamnya, dan lubang hitam di alam semesta kita juga mengarah ke alam semesta bayi lainnya
  • Nikodem Poplawski dari University of New Haven mengatakan bahwa sumbu preferensi alam semesta yang diwarisi dari sumbu rotasi lubang hitam induk mungkin telah memengaruhi dinamika rotasi galaksi
• Kemungkinan kedua adalah bahwa rotasi Milky Way memengaruhi hasil pengamatan
  • Karena efek Doppler shift, galaksi yang berputar berlawanan dengan gerak Milky Way dapat tampak lebih terang
  • Akibatnya, galaksi tersebut bisa terambil secara berlebihan dalam sampel pengamatan teleskop

Dampak yang dapat mengarah pada kalibrasi ulang pengukuran jarak

• Shamir mengatakan bahwa jika penjelasan kedua benar, pengukuran jarak di alam semesta jauh perlu dikalibrasi ulang
• Kalibrasi ulang pengukuran jarak juga dapat terkait dengan perbedaan laju ekspansi alam semesta
  • Masalah perbedaan laju ekspansi alam semesta yang dikonfirmasi JWST
  • Masalah galaksi besar yang berdasarkan pengukuran jarak sebelumnya tampak lebih tua daripada alam semesta itu sendiri
• Belum dapat dipastikan apakah penelitian lanjutan akan mendukung kosmologi lubang hitam, kesalahan dalam pengukuran ekspansi alam semesta, atau penjelasan lain

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Penulis tunggal yang sama (seorang ilmuwan komputer) sudah berkali-kali membuat klaim serupa dengan berbagai dataset, dan kadang bahkan menghasilkan kesimpulan yang sepenuhnya saling bertentangan
  Beberapa klaim ditinjau lanjutan oleh para astronom, yang menemukan kesalahan analisis dan uji statistik yang buruk. Studi-studi independen tidak menemukan bukti bermakna atas anisotropi
  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...
  Bahkan jika hanya melihat klaim terkait JWST, pada 2024 ia mengklaim bahwa dari sampel data awal 34 galaksi, ada lebih banyak galaksi yang berputar searah dengan Bima Sakti dan hasilnya signifikan; tetapi pada dataset yang lebih luas dari area yang sama, hasilnya justru kebalikannya, lebih banyak yang berputar berlawanan arah. Namun di makalah baru ini ia menulis bahwa hasil tersebut jelas signifikan, tanpa membahas bahwa hasil sebelumnya sendiri tidak berhasil direplikasi
  Area sampelnya juga sangat kecil, dan rotasi galaksi-galaksi dekat bisa saling berkorelasi, tetapi hal ini tidak dipertimbangkan. Ada beberapa bidang JWST dengan arah berbeda dan juga dua bidang JADES, tetapi yang dipublikasikan hanya satu
  Saya berharap editor MNRAS mengambil langkah agar klaim berkualitas rendah seperti ini tidak dimuat tanpa penelaahan yang lebih ketat. Isi makalahnya juga banyak mengulang hasil makalah lama, dan hampir tidak ada pembahasan tentang hasil baru
  Sumber: https://www.reddit.com/r/cosmology/comments/1ja9i53/the_dist...
  • Penulisnya juga pendukung teori cahaya lelah, yang sudah cukup banyak dibantah
• Kalau mengingat siklon dan hurikan di Bumi berputar ke arah berbeda di belahan utara/selatan, mungkinkah kita berada di salah satu dari dua kutub alam semesta yang dapat kita amati?
  Jika diamati bahwa sebagian besar galaksi di sekitar kita berputar ke arah tertentu, saya penasaran apakah interpretasi seperti itu mungkin
  • Ini mungkin pertanyaan yang lebih bodoh lagi, tapi bukankah galaksi yang tampak berputar searah jarum jam akan tampak berlawanan arah jarum jam jika dilihat dari sisi seberangnya?
    Kalau begitu, pertanyaan sebenarnya tampaknya adalah mengapa arah relatif galaksi seolah lebih menyukai salah satu arah rotasi
  • Kalau benar-benar terbukti begitu, itu akan sangat menarik. Lalu kita juga akan bertanya apakah ada pusat yang menghubungkan kedua kutub, dan jika ada, apa itu
    Di Bumi, hal seperti ini terjadi karena rotasi planet dan efek Coriolis, jadi itu juga bisa berarti seluruh alam semesta berotasi
  • Kalau ingatan saya benar, Supergugus Virgo terikat secara gravitasi. Ini murni spekulasi, tapi mungkin saja galaksi-galaksi mengorbit pusat Supergugus Virgo dan itu menciptakan semacam efek Coriolis pada skala galaksi
  • Ada teori alam semesta dipol/torus: https://evolvingsouls.com/blog/toroidal-universe/
    Nama domainnya agak norak, tetapi isinya cukup relevan
• Awalnya saya mengira semestinya 50:50, tetapi tampaknya alam memiliki beberapa asimetri yang condong ke satu sisi
  Ada rasio materi-antimateri, molekul kidal/kanan, dan sekarang arah rotasi galaksi. Mungkin masih ada lagi yang terlewat
  • Fakta bahwa neutrino kidal sudah ditemukan tetapi yang kanan belum juga tampaknya contoh serupa
    https://en.wikipedia.org/wiki/Sterile_neutrino
  • Ada juga pembahasan bahwa sinar kosmik bisa menjelaskan bias DNA kanan pada makhluk hidup
    "Peluruhan cepat pion didominasi oleh interaksi lemah, dan interaksi lemah adalah satu-satunya gaya fundamental yang diketahui memiliki asimetri cermin"
    https://www.quantamagazine.org/cosmic-rays-may-explain-lifes...
  • Untuk rasio materi-antimateri, saya tidak yakin sejak awal kita memang harus mengharapkan 50:50. Bukankah 50:50 akan menjadi sistem yang sangat tidak stabil?
    Bagaimanapun, keadaan tidak stabil bisa diharapkan kecil kemungkinannya dan akan konvergen ke keadaan yang stabil. Contoh-contoh lain mungkin juga bukan 50:50 karena alasan serupa
  • Bukankah ada juga penjelasan observasional lain untuk kecenderungan planet-planet dalam satu tata surya mengorbit ke arah yang sama?
  • Materi kimia organik yang ditemukan dalam meteorit menunjukkan jumlah molekul kidal dan kanan yang hampir sama bahkan dari asal luar Bumi
    Untuk sisanya, mungkin karena satu atau lebih asumsi kita salah, dan menurut saya tersangka paling kuat adalah prinsip kosmologis
• Arah rotasi bergantung pada pengamat. Jika saya melihat suatu galaksi berputar searah jarum jam, pengamat di belakang galaksi itu akan melihatnya berlawanan arah jarum jam
  Jadi apakah ini hanya karena posisi kita di alam semesta sehingga 2/3 tampak searah jarum jam dan sisanya berlawanan arah jarum jam?
  • Ungkapan di makalah aslinya lebih masuk akal: "Di bidang tersebut, jumlah galaksi yang berotasi berlawanan arah dengan Bima Sakti sekitar 50% lebih banyak daripada jumlah galaksi yang berotasi searah dengan Bima Sakti"
  • Menurut saya "arah rotasi" adalah pengukuran yang cukup kasar. Sebenarnya kita tampaknya bisa melihat sudut galaksi terhadap galaksi kita
    Misalnya, 0° berarti dilihat tepat dari atas sehingga searah jarum jam, 180° dilihat dari bawah sehingga berlawanan arah jarum jam, 90°/270° dilihat dari samping; saya penasaran bagaimana jika statistik dibuat dengan parameter ini
  • Karena sulit dibayangkan secara spasial, saya membayangkan berdiri di sebuah ruangan dengan panah yang menunjuk kiri/kanan
    Ada 3 panah kiri di depan, dan 3 panah yang juga terlihat ke kiri ketika saya berbalik di belakang; lalu jika saya melewati salah satunya, di satu sisi tersisa 2 panah kiri dan satu panah kiri yang tadinya di depan menjadi panah kanan, sehingga secara keseluruhan bisa tampak seperti 5 kiri dan 1 kanan

Jadi pengamatannya sendiri memang mungkin dilakukan, tetapi tetap tidak menjelaskan mengapa ketidakseimbangan itu muncul. Di sebagian besar lokasi di alam semesta, tampaknya kita akan mengharapkan distribusi yang kira-kira merata dari sudut pandang mana pun.

• Semua orang membicarakan hipotesis lubang hitam, tetapi bagi saya asumsi yang keliru tentang rotasi Bima Sakti tampak lebih masuk akal. Sebab penjelasan itu juga bisa menjelaskan dua masalah lain sekaligus.
  "Rekalibrasi pengukuran jarak dapat menjelaskan pula pertanyaan-pertanyaan kosmologi yang belum terpecahkan, seperti perbedaan laju ekspansi alam semesta dan galaksi-galaksi raksasa yang, menurut pengukuran jarak yang ada, seharusnya lebih tua daripada alam semesta itu sendiri."
  • Saya tidak mengerti bagaimana rotasi 1e-16 Hz Bima Sakti memengaruhi cara kita mengenali arah galaksi spiral lain.
  • Pemodelannya tampaknya sepele. Ini cocok untuk orang yang mencari topik doktoral yang terlihat rumit tetapi hanya memakai trigonometri dasar. Kesimpulannya mungkin besar kemungkinan "tidak".
• Searah jarum jam itu acuannya apa? Apakah ada arah atas di alam semesta?
  Atau hanya arah relatif terhadap galaksi-galaksi lain?
  • Acuannya searah jarum jam dari sudut pandang kita. Ekspektasinya, ke arah mana pun kita melihat dan dari mana pun kita melihat, kedua arah rotasi seharusnya tampak dalam jumlah yang sama.
  • Sepertinya mereka memakai sistem koordinat standar, misalnya https://en.m.wikipedia.org/wiki/Supergalactic_coordinate_sys...
  • Ungkapan di makalah aslinya lebih masuk akal: "Di bidang itu, jumlah galaksi yang berotasi berlawanan arah dengan Bima Sakti sekitar 50% lebih banyak daripada jumlah galaksi yang berotasi searah dengan Bima Sakti."
• Saya tidak paham bagaimana bagian "karena efek Doppler, para astronom memperkirakan galaksi yang berotasi berlawanan arah dengan gerak Bima Sakti akan tampak lebih terang" bekerja.
  Halaman yang ditautkan juga tidak menjelaskan mengapa rotasi menjadi penting. Satu sisi bergerak mendekati kita dan sisi lain menjauh dari kita, dan itu sama saja terlepas dari arah rotasinya, jadi seharusnya tidak memengaruhi kecerahan rata-rata seluruh galaksi.
  Makalah aslinya (https://academic.oup.com/mnras/article/538/1/76/8019798?logi...) menautkan beberapa makalah terkait, termasuk https://www.mdpi.com/2073-8994/15/6/1190. Entah itu tidak menjawab pertanyaan saya atau saya yang tidak memahaminya, tetapi disebutkan bahwa skala perubahan kecerahan yang diperkirakan adalah 0,6%. Rasanya itu tidak cukup untuk menjelaskan rasio arah rotasi teramati 1:2.
  • Saya tidak terlalu paham fisika, tetapi saya pernah mendengar ada dua jenis fenomena yang peka terhadap rotasi. Salah satunya adalah spin tetap partikel kuantum, tetapi "spin" di sini mungkin saja seperti "charm" pada quark charm—kata yang dipilih fisikawan karena terasa cocok—jadi saya tidak akan membahasnya terlalu dalam.
    Yang satu lagi adalah elektromagnetisme. Jika partikel bermuatan digerakkan melingkar, akan muncul medan magnet yang tegak lurus terhadap lingkaran, dan pola medan magnetnya berbeda tergantung dari sisi mana dilihat.
    Saya tidak tahu bagaimana ini memengaruhi cahaya yang dipancarkan, tetapi saya juga penasaran apakah arah medan magnet galaksi berkorelasi dengan arah rotasinya.
    Mungkin medan magnet mempolarisasi cahaya, dan dua medan magnet mempolarisasikannya ke arah yang sama atau berbeda sehingga memengaruhi kecerahan yang diamati, tetapi ini bisa jadi sekadar dugaan dengan informasi yang kurang.
  • Ini mungkin rujukan halus ke sesuatu yang biasanya disebut relativistic beaming atau efek Doppler beaming. Namun biasanya efek ini diasosiasikan dengan materi yang bergerak dengan kecepatan cukup mendekati kecepatan cahaya.
    [0]: https://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_beaming
  • Satu sisi menjauh dari kita dan sisi lain mendekat. Jadi kecepatan relatifnya berbeda, dan perbedaan itu bisa dideteksi.
• Menarik, tetapi saya penasaran apakah untuk menyadari hal ini memang harus memakai JWST, atau selama ini hanya belum pernah diperiksa.
  Misalnya, apakah arah rotasi galaksi-galaksi dalam Hubble XDF juga menunjukkan asimetri yang mencolok?
  Lior Shamir menulis bahwa dalam beberapa tahun terakhir beberapa survei langit yang tidak saling terkait menunjukkan asimetri, tetapi skalanya sekitar 2%.
  https://www.mdpi.com/2073-8994/16/10/1389
  https://aas.org/sites/default/files/2020-05/lior_aas236.pdf
  Asimetri yang terlihat pada pekerjaan awal JWST dan bidang deep space yang lebih baru lebih besar dari itu, lebih dari satu orde magnitudo.
  Selain itu, data lama menunjukkan asimetri anisotropik, seperti +6% di satu arah dan -5% di arah lain, tetapi itu sama sekali berbeda dari laporan kali ini tentang +50% sebagai ciri umum.
• Ada juga diskusi terkait: https://news.ycombinator.com/item?id=43372271 ("Is our universe trapped inside a black hole? This JWS Telescope discovery (space.com)", 56 comments)
• "Arah rotasi yang lebih disukai ini bisa disebabkan oleh salah satu dari dua alasan: seluruh alam semesta kita berada di dalam lubang hitam, atau para astronom selama ini salah mengukur ekspansi alam semesta."
  Itu subjudul artikelnya, dan benar-benar rangkuman yang sangat bagus.
  • Saya tidak terlalu paham mekanika langit, tetapi karena banyak reaksi berbunyi "kita berada di dalam lubang hitam", saya jadi penasaran. Apakah diketahui mengapa lubang hitam memilih arah rotasi tertentu?
  • Menarik bahwa dari berbagai jawaban yang memusingkan untuk menjelaskan arah rotasi ini, mereka memilih jawaban "sebenarnya seluruh alam semesta kita berada di dalam lubang hitam". Seolah-olah itu menjelaskannya dengan rapi.