Dodano: 15 styczeń 2024r.

Odkryto kolejną kosmiczną megastrukturę, która przeczy naszemu zrozumieniu Wszechświata

Ponad dziewięć miliardów lat świetlnych od Ziemi astronomowie dostrzegli gigantyczną strukturę o średnicy około 1,3 miliarda lat świetlnych. Struktura nazwana Wielkim Pierścieniem składa się z galaktyk i gromad galaktyk i jest tak duża, że rzuca wyzwanie naszemu zrozumieniu kosmosu.

Odkryto kolejną kosmiczną megastrukturę, która przeczy naszemu zrozumieniu Wszechświata

 

Wielki Pierścień znajduje się 9,2 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Ma średnicę około 1,3 miliarda lat świetlnych i obwód około czterech miliardów lat świetlnych. To czyni go jedną z największych struktur we Wszechświecie. Struktura została odkryta przez Alexię Lopez z University of Central Lancashire (UCLan) w Wielkiej Brytanii, która dwa lata temu dostrzegła jeszcze większy obiekt nazwany Wielkim Łukiem.

Lopez przedstawiła swoje odkrycia na dorocznym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego.

Megastruktury kontra kosmologia

- Na podstawie obecnych teorii kosmologicznych nie sądziliśmy, że tak duże struktury są możliwe – powiedziała Lopez. Rozmiary Wielkiego Pierścienia wydają się przeczyć zasadzie kosmologicznej, według której Wszechświat w wystarczająco dużej skali powinien być jednorodny i wyglądać podobnie w każdym z kierunków.

Lopez odkryła Wielki Pierścień w danych dotyczących kwazarów z przeglądu Sloan Digital Sky Survey. Te niezwykle jasne obiekty pomogły wydobyć na światło dzienne odległe i ukryte galaktyki. Po zastosowaniu specjalnego algorytmu ukazała się megastruktura.

Samo to odkrycie nie wystarczy, aby wywrócić do góry nogami kosmologię, ale Lopez uważa, że astronomowie nie mogą wiecznie ignorować implikacji megastruktur. - Istnienie tych struktur jest wciąż zamiatane pod dywan, ale im więcej ich odkryjemy, będziemy musieli stanąć twarzą w twarz z faktem, że być może nasz standardowy model wymaga ponownego przemyślenia – przyznała Lopez.

Wielki Pierścień i Wielki Łuk

Lopez ma na koncie odkrycie jeszcze większej struktury. W 2021 roku ukazały się jej badania dotyczące wielkoskalowej struktury nazwanej Wielkim Łukiem. To galaktyki i gromady galaktyk przypominające z naszej perspektywy sierp czy łuk, które rozciągają się na odległość około 3,3 mld lat świetlnych. Struktura ta znajduje się również w odległości 9,2 mld lat świetlnych od nas, niedaleko Wielkiego Pierścienia. Odległość między strukturami na niebie wynosi zaledwie 12 stopni.

- Moglibyśmy spodziewać się może jednej wyjątkowo dużej struktury w całym naszym obserwowalnym Wszechświecie. Jednak Wielki Pierścień i Wielki Łuk to dwie ogromne struktury, kosmiczni sąsiedzi, co jest niezwykle fascynujące – przyznała Lopez. - Żadnej z tych dwóch bardzo dużych struktur nie da się łatwo wyjaśnić w naszym obecnym rozumieniu Wszechświata. A ich bardzo duże rozmiary, charakterystyczne kształty i kosmologiczna bliskość z pewnością muszą nam mówić coś ważnego, ale co? - dodaje.

Wyzwanie dla kosmologów

Wielki Pierścień oraz Wielki Łuk nie są bynajmniej pierwszym naruszeniem zasady kosmologicznej. Takich obiektów jest więcej. - Kosmolodzy obliczają obecną teoretyczną granicę wielkości struktur na 1,2 miliarda lat świetlnych, mimo że obie te struktury są znacznie większe – Wielki Łuk jest prawie trzy razy większy, a obwód Wielkiego Pierścienia jest porównywalny z długością Wielkiego Łuku – kontynuuje Lopez.

- To siódma duża struktura odkryta we Wszechświecie, która przeczy poglądowi, że kosmos jest jednolity w ogromnych, największych skalach. Jeśli te struktury są prawdziwe, to z pewnością daje to do myślenia kosmologom i przyjętemu myśleniu o ewolucji Wszechświata na przestrzeni lat – powiedział Robert Massey z Royal Astronomical Society.

Profesor Don Pollacco z University of Warwick przyznał, że prawdopodobieństwo istnienia koło siebie dwóch wielkoskalowych struktur jest znikome. Według niego oba obiekty mogą być ze sobą powiązane i tworzyć jeszcze większą strukturę.

Próby wyjaśnienia

Wśród innych wielkoskalowych struktur odkrytych we Wszechświecie można wyróżnić chociażby Wielką Ścianę Sloan o długości około 1,5 miliarda lat świetlnych czy Ścianę Bieguna Południowego, która rozciąga się na 1,4 miliarda lat świetlnych. Jednak największą megastrukturą zidentyfikowaną przez astronomów jest Wielka Ściana w Herkulesie-Koronie Północnej, która ma szerokość około 10 miliardów lat świetlnych.

- Jedna z możliwości jest taka, że Wielki Pierścień może być powiązany z barionowymi oscylacjami akustycznymi. Powstają w wyniku oscylacji we wczesnym Wszechświecie i obecnie powinny pojawiać się, przynajmniej statystycznie, jako sferyczne powłoki w układzie galaktyk. Jednak szczegółowa analiza Wielkiego Pierścienia wykazała, że nie jest on zgodny tą teorią – wskazała Lopez. Sama koncepcja zakłada, że w momencie, kiedy istniał jeszcze pierwotny Wszechświat, tworząca się grawitacja oraz promieniowanie przyczyniły się do powstania fal dźwiękowych nazwanych barionowymi oscylacjami akustycznymi (baryon acoustic oscillations – BAOs).

Na tamtym etapie istnienia Wszechświat był wypełniony gorącą, gęstą plazmą. Oddziaływania grawitacyjne oraz ciśnienie promieniowania wytworzyły swego rodzaju bąble - sferyczne fale akustyczne, które przemieszczały się przez plazmę. Około 380 tys. lat po Wielkim Wybuchu, Wszechświat ostygł już na tyle, że proces ten się zatrzymał. Dotychczasowe bąble zatrzymały się i uległy niejako „zamrożeniu”, jako obszary o większej gęstości tworzącej się materii. Wszechświat jednak nie pozostał statyczny, a zaczął się rozszerzać. A wraz z nim również i bąble.

Innym wyjaśnieniem może być efekt przechodzących przez strukturę kosmicznych strun. W koncepcji tej kosmiczne struny to „defekty topologiczne” w strukturze Wszechświata o ogromnych rozmiarach, które mogły powstać na początku czasu. Według tego, wspomniane „defekty” byłyby odpowiedzialne za grupowanie się materii.

 

Źródło: University of Central Lancashire, Live Science, IFLScience fot. Stellarium/ University of Central Lancaster