Астрономи, які відкрили 2021 року гігантську арку з галактик, знайшли поруч із нею ще одну величезну структуру – Велике кільце. Незвичайні об’єкти поки не вдається пояснити в рамках прийнятих космологічних теорій.
Згідно зі стандартною космологічною моделлю (ΛCDM), Всесвіт однорідний на досить великих масштабах. На відстані від 100 мегапарсек (приблизно 325 мільйонів світлових років) і більше в ньому не повинно бути помітних структур і особливостей. Для розуміння масштабу: діаметр Місцевої групи галактик, до якої входить Чумацький Шлях, близько трьох мегапарсек (приблизно 10 мільйонів світлових років).
Але 2021 року, проаналізувавши дані огляду Sloan, група вчених виявила гігантську арку з галактик завдовжки 3,3 мільярда світлових років, тобто близько тисячі мегапарсек. Якби ми могли бачити її неозброєним оком на небі, вона була б у 20 разів більшою за Місяць.
Відкриття зробила група дослідників з Університету Центрального Ланкашира (Велика Британія). На черговій щорічній зустрічі Американського астрономічного товариства група представила нову знахідку – гігантське кільце галактик за 9,2 мільярда світлових років від нас.
“Велике кільце і Гігантська арка розташовані на одній відстані від нас, поруч із сузір’ям Волопас. Виходить, що вони існували в такому вигляді, коли Всесвіт був удвічі молодшим. <…> Виявлення двох незвичайних ультравеликих структур, розташованих так близько одна до одної, підвищує ймовірність того, що разом вони утворюють ще більш незвичайну космологічну систему”, – прокоментувала відкриття аспірантка Алексія Лопез, одна з авторів
Діаметр Кільця – приблизно 1,3 мільярда світлових років, довжина кола – близько чотирьох мільярдів світлових років. Як і Арку, його не видно неозброєним оком, інакше воно було б у 15 разів більшим за Місяць.
Обидва об’єкти дослідники знайшли, аналізуючи, як галактики в їхньому складі поглинають світло далеких квазарів, активних ядер галактик. За цими даними група побудувала тривимірну карту області і за допомогою статистичних алгоритмів, спрямованих на пошук великих структур, виявила об’єкти. За словами Лопез, статистична значущість Великого кільця – 5,2 сигми, тобто стандартного відхилення (п’ять сигм дорівнюють 99,9999 відсотка ймовірності). Іншими словами, йдеться більш ніж про впевнену реєстрацію нової структури. У науці “золотим стандартом” для відкриття вважається відхилення більше п’яти сигм.
Велике кільце діаметром 1,3 мільярда світлових років / © University of Central Lancashire
Одне з можливих пояснень їхньої появи – баріонні акустичні осциляції (BAO), “брижі” в щільності галактик. Теоретично це “спадщина” раннього Всесвіту, коли під дією хвиль від гравітаційних взаємодій у просторі сформувалися гігантські “бульбашки” матерії. Але бульбашка – тривимірна структура, а Велике кільце – майже двовимірна гігантська спіраль. І за розміром Арка та Кільце значно більші за теоретичні масштаби “бульбашок”.
Виступаючи на конференції, автори роботи запропонували два інших пояснення: через вплив космічних струн і через іншу космологічну модель. Згідно з теорією струн, вони могли утворитися в ранньому Всесвіті і залишити свій “слід” у структурі речовини. Тоді Арку і Кільце можна вважати підтвердженням.
Також їхнє формування можна пояснити в рамках конформної циклічної космології – моделі, розробленої Роджером Пенроузом і вірменським астрономом Ваагном Гурзадяном. За цією гіпотезою, Всесвіт живе циклами. Він розширюється і розширюється після Великого вибуху, поки не залишається жодної речовини і масштаби перестають мати значення. Тоді “порожній” Всесвіт стає новою сингулярністю, цикл запускається знову. У теорії попередні цикли повинні залишати свій “слід” – якраз структури в масштабах Арки і Кільця.
“Ми могли очікувати, може, одну надзвичайно велику структуру в спостережуваному Всесвіті. Велике кільце і Гігантська арка – вже дві величезні структури, які до того ж сусідять одна з одною, що дуже незвично”, – пояснила Алексія Лопез. Група планує продовжити пошук таких великих структур.
