Гигантская структура, обнаруженная в Глубоком космосе, бросает вызов пониманию Вселенной

Колоссальная структура в далекой Вселенной бросает вызов нашему пониманию того, как эволюционировала Вселенная, пишет Мишель Старр в статье, опубликованной в издании sciencealert.

big ring
Впечатление художника о размере и расположении Большого кольца (синего) и Гигантской дуги (красного) в небе. (Университет Центрального Ланкашира / Стеллариум)

В свете, который путешествовал 6,9 миллиарда лет, чтобы достичь Земли, астрономы обнаружили гигантское, почти идеальное кольцо галактик диаметром около 1,3 миллиарда световых лет. Это не соответствует ни одной известной структуре или механизму формирования.

Большое кольцо, как была названа структура, может означать, что ученым будет необходимо внести поправки в стандартную космологическую модель.

Открытие, сделанное астрономом Алексией Лопес из Университета Центрального Ланкашира, было представлено на 243-м заседании Американского астрономического общества. Это вторая гигантская структура, обнаруженная Лопес и ее коллегами. Первая, называемая Гигантской дугой, на самом деле находится в той же части неба, на том же расстоянии. Когда в 2021 году было объявлено об открытии дуги, это озадачило астрономов. Большое кольцо только углубляет загадку.

«Ни одну из этих двух сверхбольших структур нелегко объяснить в рамках нашего нынешнего понимания Вселенной», — говорит Лопес. — «И их сверхбольшие размеры, отличительные формы и космологическая близость, несомненно, должны говорить нам о чем-то важном — но о чем именно?»

Наиболее непосредственная связь, по-видимому, связана с чем-то, называемым барионными акустическими колебаниями (BAO). Это гигантские круговые скопления галактик, обнаруженные по всему космосу. На самом деле это сферы, остатки акустических волн, которые распространялись по ранней Вселенной, а затем застыли, когда пространство стало настолько рассеянным, что акустические волны больше не могли распространяться. Большое кольцо — это не BAO. Все BAO имеют фиксированный размер около 1 миллиарда световых лет в диаметре. А тщательный осмотр Большого кольца показывает, что оно больше похоже на форму штопора, выровненного таким образом, что оно выглядит как кольцо.

Что это означает для космологического принципа, который гласит, что во всех направлениях любой данный участок пространства должен выглядеть практически так же, как и все другие участки пространства?

«Мы ожидаем, что материя будет равномерно распределена повсюду в пространстве, когда мы рассматриваем Вселенную в большом масштабе, поэтому не должно быть заметных неровностей выше определенного размера», — объясняет Лопес.

Между тем, космологи подсчитали, что текущий теоретический предел размеров структур составляет 1,2 миллиарда световых лет, однако обе эти структуры намного больше — гигантская дуга почти в три раза больше, а окружность Большого кольца сравнима с длиной Гигантской дуги.

Но размер — это только одна из проблем. Другая заключается в том, что это означает для космологии, изучения эволюции Вселенной. Текущая модель — это та, которая в настоящее время наилучшим образом соответствует тому, что мы наблюдаем, но есть некоторые особенности, которые сложно объяснить в ее рамках.

Существуют и другие модели, которые были предложены для решения этих задач. Согласно одной из таких моделей, конформной циклической космологии Роджера Пенроуза, в которой Вселенная проходит через бесконечные циклы расширения при Большом взрыве, ожидаются кольцевые структуры — хотя стоит отметить, что у конформной циклической космологии есть свои собственные существенные проблемы.

Другая возможность заключается в том, что структуры представляют собой тип топологического дефекта в ткани пространства-времени, известного как космические струны. Считается, что они похожи на морщины шириной с протон, которые возникли в ранней Вселенной, когда пространство-время растянулось, а затем застыло на месте. Мы не нашли много физических свидетельств существования космических струн, но теоретические данные довольно многообещающие.

На данный момент никто не знает наверняка, что означают Большое кольцо и Гигантская дуга. Они могут быть просто случайным расположением галактик, вращающихся по небу, хотя вероятность этого кажется довольно малой. Лучшей надеждой было бы найти больше таких скоплений галактик, разбросанных по всей Вселенной и скрывающихся у всех на виду.

«Исходя из современных космологических теорий, мы не думали, что структуры такого масштаба возможны», — говорит Лопес. — «Мы могли бы ожидать, возможно, одну чрезвычайно большую структуру во всей нашей наблюдаемой Вселенной. Тем не менее, Большое кольцо и Гигантская дуга — это две огромные структуры и даже космологические соседи, что необычайно увлекательно».

Исследование было представлено на 243-м заседании Американского астрономического общества.

Поделитесь с друзьями!