Genom att kartlägga galaxernas rörelse i enorma filament som förbinder det kosmiska nätet, astronomer vid Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP), i samarbete med forskare i Kina och Estland, har funnit att dessa långa rankor av galaxer snurrar på en skala av hundratals miljoner ljusår. En rotation i så enorma skalor har aldrig tidigare skådats. Resultaten publicerade i Natur astronomi betecknar att rörelsemängd kan genereras på aldrig tidigare skådade skalor.

Kosmiska filament är enorma broar av galaxer och mörk materia som förbinder galaxhopar med varandra. De leder galaxer mot och in i stora hopar som sitter vid deras ändar. "Genom att kartlägga rörelsen hos galaxer i dessa enorma kosmiska motorvägar med hjälp av Sloan Digital Sky-undersökningen – en undersökning av hundratusentals galaxer – fann vi en anmärkningsvärd egenskap hos dessa filament:de snurrar, " säger Peng Wang, första författare till den nu publicerade studien och astronom vid AIP.

Noam Libeskind, initiativtagare till projektet vid AIP, säger, "Trots att de är tunna cylindrar - liknande i dimension som pennor - hundratals miljoner ljusår långa, men bara några miljoner ljusår i diameter, dessa fantastiska rankor av materia roterar. På dessa vågar, galaxerna inom dem är själva bara dammfläckar. De rör sig på helixar, eller korkskruvsliknande banor, cirklar runt mitten av glödtråden medan du färdas längs den. En sådan snurrning har aldrig tidigare setts i så enorma skalor, och innebörden är att det måste finnas en ännu okänd fysisk mekanism som ansvarar för att vrida dessa föremål."

Hur det vinkelmoment som är ansvarigt för rotationen genereras i ett kosmologiskt sammanhang är ett av kosmologins viktigaste olösta problem. I standardmodellen för strukturbildning, små överdensiteter som finns i det tidiga universum växer via gravitationsinstabilitet när materia strömmar från under till övertäta områden. Ett sådant potentiellt flöde är irroterande eller krullningsfritt; det finns ingen urrotation i det tidiga universum. Som sådan, varje rotation måste genereras när strukturer bildas. Den kosmiska webben i allmänhet, och filament i synnerhet, är intimt förbundna med galaxbildning och evolution. De har också en stark effekt på galaxens spinn, reglerar ofta riktningen för hur galaxer och deras mörka materia-halos roterar. Dock, det är inte känt om den nuvarande förståelsen av strukturbildning förutsäger att filamenten själva, är okollapsade kvasilinjära objekt, ska snurra.

"Motiverad av förslaget från teoretikern Dr. Mark Neyrinck att filament kan snurra, vi undersökte den observerade galaxfördelningen, letar efter filamentrotation, " säger Noam Libeskind. "Det är fantastiskt att se denna bekräftelse på att intergalaktiska filament roterar i det verkliga universum, såväl som i datorsimulering."

Genom att använda en sofistikerad kartläggningsmetod, den observerade galaxfördelningen segmenterades i filament. Varje filament approximerades av en cylinder. Galaxer inom den delades upp i två regioner på vardera sidan av filamentryggen (i projektion) och den genomsnittliga rödförskjutningsskillnaden mellan de två regionerna mättes noggrant. Den genomsnittliga rödförskjutningsskillnaden är en proxy för hastighetsskillnaden (dopplerskiftet) mellan galaxer på den vikande och närmande sidan av glödtrådsröret. Den kan alltså mäta glödtrådens rotation. Studien antyder att beroende på betraktningsvinkel och slutpunktsmassa, filament i universum visar en tydlig signal som överensstämmer med rotation.