Гігантська структура, що ховається в глибокому космосі, кидає виклик нашому розумінню Всесвіту

Колосальна структура в далекому Всесвіті кидає виклик нашому розумінню того, як еволюціонував Всесвіт.

У світлі, яке подорожувало до нас 6,9 мільярдів років, астрономи виявили гігантське, майже ідеальне кільце галактик, діаметром близько 1,3 мільярда світлових років. Воно не відповідає жодній відомій структурі чи механізму формування.

Велике кільце, як назвали цю структуру, може означати, що нам потрібно змінити стандартну модель космології.

Відкриття під керівництвом астронома Алексії Лопес з Університету Центрального Ланкаширу було представлено на 243-му засіданні Американського астрономічного товариства в січні, і про нього повідомляється в препринт статті, доступній на arXiv.

Велике кільце (синє) і Гігантська дуга (червоне). (Університет Центрального Ланкаширу)

Це вже друга гігантська структура, виявлена Лопес та її колегами. Перша, під назвою Гігантська Дуга, знаходиться в тій самій частині неба, на тій самій відстані. Коли у 2021 році було оголошено про відкриття дуги, це спантеличило астрономів. Велике кільце лише поглиблює таємницю.

“Жодну з цих двох надвеликих структур нелегко пояснити в рамках нашого сучасного розуміння Всесвіту, – сказав Лопес у січні. “Їхні надвеликі розміри, особливі форми і космологічна близькість, безсумнівно, повинні говорити нам про щось важливе – але про що саме?”

Найбільш безпосередній зв’язок, схоже, з чимось, що називається баріонними акустичними коливаннями (БАК). Це гігантські колові скупчення галактик, які можна знайти по всьому космосу. Насправді це сфери, скам’янілості акустичних хвиль, які поширювались у ранньому Всесвіті, а потім застигли, коли простір став настільки розрідженим, що акустичні хвилі більше не могли подорожувати.

Велике кільце – це не БАО. Усі ЧД мають фіксований розмір – близько 1 мільярда світлових років у діаметрі. А ретельний огляд Великого Кільця показує, що воно більше схоже на форму штопора, який вирівняний таким чином, що виглядає як кільце.

Схема галактик, що показує Велике кільце, приблизно з центром на 0 на осі х. (Університет Центрального Ланкаширу)

Що залишає питання без відповіді: Що це, в біса, таке? І що це означає для космологічного принципу, який стверджує, що в усіх напрямках будь-яка ділянка простору повинна виглядати приблизно так само, як і всі інші ділянки простору?

“Ми очікуємо, що матерія рівномірно розподілена всюди в просторі, коли розглядаємо всесвіт у великому масштабі, тому не повинно бути помітних нерівностей вище певного розміру”, – пояснив Лопес.

“Космологи підрахували, що нинішня теоретична межа розміру структур становить 1,2 мільярда світлових років, проте обидві ці структури набагато більші – Гігантська Дуга майже втричі більша, а окружність Великого Кільця порівнянна з довжиною Гігантської Дуги”.

Але розмір – це лише одна з проблем. Інша полягає в тому, що це означає для космології, вивчення еволюції Всесвіту. Нинішня модель найкраще узгоджується з тим, що ми спостерігаємо, але є деякі особливості, які складно пояснити в її рамках.

Існують інші моделі, які були запропоновані для вирішення цих проблем. Згідно з однією з таких моделей, конформною циклічною космологією Роджера Пенроуза, в якій Всесвіт проходить через нескінченні цикли розширення Великого Вибуху, очікуються кільцеві структури – хоча варто зазначити, що конформна циклічна космологія має значні власні проблеми.

Інша можливість полягає в тому, що ці структури є різновидом топологічних дефектів у тканині простору-часу, відомих як космічні струни. Вважається, що вони схожі на зморшки завширшки з протон, які виникли в ранньому Всесвіті, коли простір-час розтягувався, а потім застиг на місці. Ми не знайшли багато фізичних доказів існування космічних струн, але теоретичні докази є досить багатообіцяючими.

Наразі ніхто точно не знає, що означають Велике кільце та Гігантська дуга. Вони можуть бути просто випадковим розташуванням галактик, що кружляють по небу, хоча ймовірність цього здається досить малою.

Найкраща надія – знайти більше таких скупчень галактик, розкиданих по всьому Всесвіту, які ховаються у всіх на виду.

“З сучасних космологічних теорій ми не думали, що структури такого масштабу можливі, – каже Лопес. “Ми могли б очікувати, можливо, одну надзвичайно велику структуру в усьому нашому спостережуваному Всесвіті. Проте Велике Кільце і Гігантська Дуга – це дві величезні структури, і вони навіть є космологічними сусідами, що надзвичайно захоплює”.