Eine Kartierung von Hunderttausenden aktiven Galaxien zeigt eine deutlich stärkere Asymmetrie als jene, die aufgrund unserer eigenen Bewegung im Universum erwartet wird.
Um das zu verstehen, muss man den Himmel in alle Richtungen betrachten und sehr weit entfernte Objekte zählen. Wenn das Universum insgesamt gleichförmig ist, sollte ihre Verteilung auf sehr großen Skalen regelmäßig werden. Unsere eigene Bewegung erzeugt jedoch einen kleinen scheinbaren Unterschied zwischen einer Himmelsrichtung und der entgegengesetzten Richtung. Diese Veränderung wird Dipol genannt.
Die Galaxien M81 und M82, von WISE im Infrarot beobachtet, vor einem mit Sternen gefüllten Hintergrund.
Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/UCLA
Die Forschenden nutzten Infrarotbeobachtungen von WISE, einem Weltraumteleskop, das den gesamten Himmel kartiert hat. Sie suchten nach aktiven Galaxienkernen. Diese sehr hellen Regionen umgeben riesige Schwarze Löcher, die Materie absorbieren. Nach mehreren Auswahlverfahren zur Begrenzung von Störquellen umfasst ihre endgültige Stichprobe 636 966 Kandidaten.
Unsere Bewegung ist bereits anhand der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung gemessen worden, einem Licht, das ausgesendet wurde, als das Universum noch sehr jung war. Ihr Dipol entspricht einer Geschwindigkeit von etwa 370 km/s relativ zu dieser Strahlung. Dieselbe Bewegung sollte je nach betrachteter Richtung eine leichte Asymmetrie in der Anzahl der beobachteten Galaxien erzeugen.
Dennoch ist das mit den Galaxienkernen gemessene Signal etwa 2,5-mal stärker als diese Vorhersage. Die Abweichung erreicht 5,3 Sigma, ein statistisches Maß, das anzeigt, dass sie nur schwer einer einfachen zufälligen Schwankung zugeschrieben werden kann. Die Richtung des beobachteten Dipols unterscheidet sich außerdem von jener, die anhand des kosmologischen Hintergrunds ermittelt wurde.
Himmelskarten von Radioquellen und WISE-Quasaren, die eine dipolare Anisotropie in ihrer Verteilung zeigen.
Bildnachweis: Secrest et al. / University of Oxford
Das Team verbesserte insbesondere die Auswahl der Objekte anhand ihres Infrarotlichts. Dieser Punkt ist wichtig, da die Auswahlkriterien selbst die gemessene Asymmetrie leicht verändern können. Die Forschenden passten ihre Berechnung daher an diesen Effekt an.
Mehrere Erklärungen sind möglich. Unregelmäßigkeiten in den Durchmusterungen können ein falsches Signal erzeugen. Auch die Verteilung der relativ nahen Materie könnte eine Rolle spielen. Eine weitere Möglichkeit wäre, dass Materie und kosmologischer Hintergrund nicht exakt dasselbe Ruhesystem definieren.
Es gilt also, einen beobachtungsbedingten Effekt von einem echten kosmologischen Phänomen zu unterscheiden. Weitere Durchmusterungen mit unterschiedlichen Instrumenten und Methoden können dieselbe Asymmetrie überprüfen. Eine Übereinstimmung zwischen mehreren unabhängigen Katalogen würde eine Erklärung durch eine WISE-spezifische Verzerrung deutlich erschweren.