Гігантська структура з глибокого космосу ставить під сумнів наше розуміння Всесвіту

Деталі

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

Дивіться також Земля пережила найбільші з 2003 року магнітні бурі, але рекорди ще попереду

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

Відкриття під керівництвом астрономки Алексії Лопес з Університету Центрального Ланкаширу було представлено на 243-му засіданні Американського астрономічного товариства в січні, а також опубліковано на сервері препринтів в очікуванні рецензування.

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 цю таємницю.

Велике кільце (синє) і Гігантська дуга (червоне) / Фото University of Central Lancashire

Жодну з цих двох надвеликих структур нелегко пояснити в рамках нашого сучасного розуміння Всесвіту. Їхні надвеликі розміри, особливі форми і космологічна близькість, безсумнівно, повинні говорити нам про щось важливе. Але про що саме?
— каже Лопес.

Найбільше ці структури схожі на те, 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.

Але Велике кільце — це не БАК. Усі БАК мають фіксований розмір — близько 1 мільярда світлових років у діаметрі. А ретельний огляд Великого Кільця показує, що воно більше, а крім того, схоже на форму штопора, який вирівняний таким чином, що з нашого боку має вигляд кільця.

Схема галактик, що показує Велике Кільце, приблизно з центром в 0 на осі X / Фото University of Central Lancashire

То що ж це таке, і що воно означає для Космологічного принципу, який стверджує, що в усіх напрямках будь-яка ділянка простору повинна мати приблизно такий самий вигляд, 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, як це впливає на наше розуміння еволюції Всесвіту. Нинішня модель найкраще узгоджується з тим, що ми спостерігаємо, але є деякі особливості, які складно пояснити в її рамках.

Вчені пробують висувати різні теорії того, як це могло сформуватися, але вони не мають ні доказів, ні спростувань жодної з цих теорій.

• Одна з них, яка називається конформною циклічною космологією Роджера Пенроуза, говорить, що Всесвіт проходить через нескінченні цикли розширення Великого вибуху, і кільцеві структури є однією зі структур, які ця теорія допускає. 
• Інша можливість полягає в тому, що 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. Сучасна наука не має багато фізичних доказів існування космічних струн, але теоретичні докази є досить багатообіцяючими.

Тож 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.

"З сучасних космологічних теорій ми не думали, що структури такого масштабу можливі. 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", – каже Алексія Лопес.