Një analizë e re e bazuar në të dhënat e instrumentit DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), i cili ka hartuar rreth 47 milionë galaktika në një shtrirje kozmike prej afro 11 miliardë vite drite, po vë në dyshim një nga supozimet themelore të kozmologjisë moderne: se universi, në shkallë shumë të madhe, është i njëjtë në të gjitha drejtimet.
Në kozmologjinë standarde, parimi kozmologjik thotë se materia në univers duhet të jetë e shpërndarë në mënyrë statistikisht homogjene dhe izotrope kur shikohet në shkallë të mjaftueshme të madhe. Kjo ide lidhet me parimin kopernikan, sipas të cilit nuk ekziston ndonjë vëzhgues apo vend “i privilegjuar” në univers. Megjithatë, vëzhgimet në shkallë më të vogla tashmë e kanë treguar se universi është dukshëm i strukturuar: galaktikat formojnë një “rrjet kozmik” me fije, mure dhe boshllëqe.
Studimi i ri i udhëhequr nga Francesco Sylos Labini dhe Marco Galoppo sugjeron se kjo strukturë e orientuar nuk zhduket aq shpejt sa pritej kur rritet shkalla e vëzhgimit. Në vend që shpërndarja e galaktikave të bëhet e njëtrajtshme në distanca shumë të mëdha, të dhënat tregojnë se ekzistojnë ende korrelacione të forta drejtimi dhe grumbullimi materieje që shtrihen deri në shkallë gigaparseku, pra rreth 1,000 herë më të mëdha se shkallët ku më parë mendohej se fillonte homogjeniteti.
Për të analizuar këtë fenomen, studiuesit përdorën një metodë statistikore të quajtur Angular Distribution of Pairwise Distances (ADPD). Ndryshe nga testet e mëparshme që kërkonin vetëm një “drejtim të preferuar” në univers, ADPD vlerëson më gjerësisht mënyrën se si ndryshon shpërndarja e galaktikave si në distancë, ashtu edhe në kënd. Kjo metodë është pa parametra të vendosur paraprakisht, duke e bërë më pak të ndikuar nga supozimet teorike.
Kur rezultatet u krahasuan me modelet që parashikojnë një univers izotrop, u vu re një devijim i qëndrueshëm: galaktikat nuk shpërndahen plotësisht në mënyrë të rastësishme në të gjitha drejtimet, por ruajnë struktura të orientuara në shkallë shumë të mëdha. Sipas autorëve, kjo do të thotë se “koherenca drejtimore” e materies vazhdon shumë më larg sesa parashikon modeli standard kozmologjik.
Megjithatë, studiuesit janë të kujdesshëm në interpretim. Ky rezultat nuk identifikon shkakun fizik të kësaj anisotropie dhe nuk përjashton mundësinë që në shkallë edhe më të mëdha universi të bëhet sërish homogjen. Po ashtu, nuk do të thotë domosdoshmërisht se parimi kozmologjik është i pavlefshëm, por se forma e tij standarde mund të kërkojë rishikim ose rafinim.
Në planin teorik, nëse këto gjetje konfirmohen nga studime të tjera, ato mund të nxisin modele më të përgjithshme të universit, përfshirë zgjidhje të ekuacioneve të fushës së Ajnshtajnit që lejojnë struktura të pabarabarta në shkallë të madhe. Gjithashtu mund të eksplorohen mekanizma alternativë, si ndërveprime më komplekse të materies së errët ose efektet e “backreaction”, ku struktura e pabarabartë e universit ndikon në mënyrën si ai evoluon në tërësi.
Studimi nuk e rrëzon përfundimisht modelin standard të kozmologjisë, por sugjeron se supozimi për një univers plotësisht uniform në shkallë të madhe mund të jetë më i ndërlikuar sesa mendohej më parë, dhe se nevojiten të dhëna dhe analiza të mëtejshme për të kuptuar nëse kjo anisotropi është reale apo rezultat i kufizimeve të metodave aktuale.
Studimi i përshkruar nga Phys.org mbi të dhënat e DESI përfaqëson një analizë të thelluar të strukturës së universit në shkallë shumë të madhe dhe prek një nga themelet më të rëndësishme të kozmologjisë moderne: parimin kozmologjik (cosmological principle). Ky parim supozon se, kur universi vëzhgohet në shkallë mjaftueshëm të mëdha, ai është statistikisht homogjen (ka të njëjtën densitet mesatar të materies) dhe izotrop (ka të njëjtën pamje në çdo drejtim).
Në praktikë, kjo ide nuk është një “aksiomë e provuar”, por një supozim i fuqishëm që mbështet shumë nga modelet standarde kozmologjike, përfshirë modelin ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter), i cili përdoret për të përshkruar zgjerimin e universit, energjinë e errët dhe strukturën në shkallë të madhe. Ky model funksionon jashtëzakonisht mirë për shumë observime, veçanërisht për rrezatimin kozmik të sfondit (CMB), por gjithmonë ka pasur debat mbi shkallën reale në të cilën universi bëhet “i njëtrajtshëm”.
Të dhënat e DESI-së janë ndër më të gjerat të marra ndonjëherë: rreth 47 milionë galaktika të mapuara në një volum kozmik që shtrihet deri në rreth 11 miliardë vite drite. Kjo lejon testime shumë më të ndjeshme të strukturës së universit sesa më parë, jo vetëm duke parë densitetin e materies, por edhe mënyrën se si galaktikat lidhen dhe orientohen në hapësirë në mënyrë statistikore.
Studimi i ri nuk përdor vetëm metodat klasike të kozmologjisë, të cilat shpesh kërkojnë të identifikojnë “drejtime të privilegjuara” (preferred directions) në shpërndarjen e galaktikave. Në vend të kësaj, autorët përdorin një metodë më të përgjithshme të quajtur Angular Distribution of Pairwise Distances (ADPD). Kjo metodë analizon shpërndarjen e çifteve të galaktikave duke matur jo vetëm sa larg janë ato nga njëra-tjetra, por edhe si ndryshon kjo distancë në varësi të drejtimit në qiell.
Ideja është që në një univers plotësisht izotrop, statistikat e këtyre çifteve duhet të jenë të njëjta në çdo drejtim: nëse zgjedh një drejtim në hapësirë dhe e krahason me një tjetër, nuk duhet të ketë ndryshim sistematik në mënyrën si janë të organizuara galaktikat. ADPD lejon të testohet pikërisht kjo pa vendosur supozime paraprake për formën e strukturës.
Rezultatet tregojnë se ekzistojnë korrelacione drejtimi që nuk zhduken në shkallë shumë të mëdha, por përkundrazi vazhdojnë deri në distanca të rendit gigaparseku (rreth 3.26 miliardë vite drite për çdo gigaparsek). Kjo është problematike për interpretimin standard, sepse sipas teorisë, në këto shkallë universi duhet të ketë kaluar në një gjendje ku fluktuacionet lokale janë “mesatarizuar” dhe nuk duhet të krijojnë më struktura të orientuara.
Në terma më teknikë, kjo sugjeron ekzistencën e “anisotropisë statistikore të qëndrueshme”, që do të thotë se shpërndarja e materies nuk është thjesht e rastësishme dhe uniforme kur mesatarizohet në volum të madh, por ruan një lloj “koherence hapësinore” në drejtime të caktuara. Kjo bie ndesh me supozimin e zakonshëm që korrelacionet strukturore duhet të zbehen shpejt me rritjen e shkallës.
Megjithatë, është shumë e rëndësishme të kuptohet se ky rezultat nuk është një përmbysje përfundimtare e kozmologjisë standarde. Në shkencë, sidomos në kozmologji vëzhguese, rezultate të tilla shpesh varen nga mënyra e analizës statistikore, zgjedhja e kampionit, korrigjimet për bias-in e vëzhgimit dhe efektet sistematike të instrumenteve. Autorët vetë theksojnë se nuk kanë identifikuar një mekanizëm fizik që prodhon këtë anisotropi.
Nga ana teorike, nëse kjo strukturë e gjetur konfirmohet nga analiza të pavarura, atëherë do të kërkohen modele më të përgjithshme sesa ΛCDM. Një mundësi është që ekuacionet e fushës së Ajnshtajnit të zgjidhen në mënyra që lejojnë inhomogjenitete të mëdha në shkallë kozmike (pra jo vetëm perturbacione të vogla mbi një sfond homogjen). Një tjetër drejtim është përfshirja e efekteve të “backreaction”, ku struktura lokale e universit (galaktikat, grumbujt, void-et) ndikon në dinamikën globale të zgjerimit të tij në mënyrë jo të thjeshtuar mesatare.
Një hipotezë tjetër më spekulative përfshin ndërveprime më komplekse të materies së errët, e cila mund të mos jetë plotësisht “inertiale” siç supozohet në modelin standard, por mund të ketë vetë-ndërveprime që krijojnë struktura më të qëndrueshme në shkallë të madhe.
Rëndësia e këtij studimi nuk qëndron në përmbysjen e menjëhershme të modelit kozmologjik, por në faktin që ai sfidon një supozim themelor metodologjik: se në shkallë shumë të mëdha universi “mesatarizohet” plotësisht dhe humbet çdo drejtim të preferuar. Nëse kjo nuk është plotësisht e vërtetë, atëherë duhet rishikuar mënyra si e modelojmë strukturën dhe evolucionin e universit në shkallë globale.
