Гигантска структура, скрита в дълбокия космос, хвърля предизвикателство към разбирането ни за Вселената

Колосална структура в далечната Вселена се тотално се разминава с нашето разбиране за това как е еволюирала Вселената.

В светлината, която е пътувала 6,9 милиарда години, за да достигне до нас, астрономите откриха гигантски, почти съвършен пръстен от галактики с диаметър от около 1,3 милиарда светлинни години. Той не съответства на нито една известна структура или механизъм на образуване.

Големият пръстен, както е наречена структурата, може да означава, че трябва да променим стандартния модел на космологията.

По принцип структурата на Вселената, нейният произход и еволюция са основните загадки на космологията. Според Стандартния модел, който описва формирането и еволюцията на Вселената, след Големия взрив Космосът е представлявал бълбукащ плазмен бульон, който е започнал бързо да се разширява благодарение на невидима сила – тъмната енергия. С разширяването на Вселената обикновената материя, взаимодействаща със светлината, се групирала около клъстери от невидима тъмна материя, образувайки първите галактики, свързани помежду си с огромна космическа мрежа.

Откритието, направено под ръководството на астронома Алексия Лопес от Университета на Централен Ланкашир, беше представено на 243-тата среща на Американското астрономическо общество през януари. То беше отразено в статия за предстоящо рецензиране, достъпна в arXiv.

Това е втората гигантска структура, открита от Лопес и нейните колеги. Първата, наречена Гигантската дъга, всъщност се намира в същата част на небето, на същото разстояние. Когато през 2021 г. бе обявено откриването на дъгата, то озадачи астрономите. Големият пръстен само задълбочава загадката.

„Нито една от тези две свръхголеми структури не е лесна за обяснение при сегашното ни разбиране за Вселената“, каза Лопес през януари. „И техните свръхголеми размери, отличителни форми и космологична близост със сигурност трябва да ни казват нещо важно – но какво точно?“

Най-непосредствената връзка изглежда е с нещото, наречено барионна акустична осцилация (BAO, Baryon Acoustic Oscillation). Това са гигантски, кръгови подреждания на галактики, които се срещат навсякъде в пространството. Всъщност те са сфери, вкаменелости от акустични вълни, които са се разпространявали в ранната Вселена, а след това са замръзнали, когато пространството е станало толкова дифузно, че акустичните вълни не са могли повече да се движат.

Големият пръстен не е BAO. Всички BAO са с фиксиран размер от около 1 милиард светлинни години в диаметър. А внимателното разглеждане на Големия пръстен показва, че той е по-скоро с форма на тапа, която е подравнена по такъв начин, че да прилича на пръстен.

Това оставя следния въпрос без отговор: Какво, по дяволите, е това? И какво означава това за Космологичния принцип, който гласи, че във всички посоки всеки участък от пространството трябва да изглежда почти еднакво като всички останали участъци от пространството?

„Очакваме материята да бъде равномерно разпределена навсякъде в пространството, когато разглеждаме Вселената в голям мащаб. Така че над определен размер не би трябвало да има забележими неравномерности“,

обяснява Лопес.

Според изчисленията на космолозите сегашната теоретична граница на размера на структурите е 1,2 милиарда светлинни години, но и двете структури са много по-големи. Гигантската дъга е почти три пъти по-голяма, а обиколката на Големия пръстен е сравнима с дължината на Гигантската дъга.

Но размерът е само един от проблемите. Другият е какво означава това за космологията – изследването на еволюцията на Вселената. Сегашният модел е този, който в момента отговаря най-добре на това, което наблюдаваме. Само че има някои особености, които е трудно да се обяснят в неговите рамки.

Съществуват и други модели, които са разработени, за да се справят с тези особености. При един от тези модели е конформната циклична космология на Роджър Пенроуз, при която Вселената преминава през безкрайни цикли на разширяване. А при Големия взрив се очакват пръстеновидни структури – въпреки че си струва да се отбележи, че конформната циклична космология има свои собствени значителни проблеми.

Друга възможност е структурите да са някакъв вид топологичен дефект в тъканта на пространство-времето, известен като космически струни. Смята се, че те са като широки колкото протон гънки, които са се появили в ранната Вселена, когато пространство-времето се е разтегнало, а след това е замръзнало на място. Все още не сме открили достатъчно физически доказателства за съществуването на космическите струни, но теоретичните данни са доста обещаващи.

В момента никой не знае със сигурност какво означават Големият пръстен и Гигантската дъга. Те може да са просто случайни подредби на галактики, които се въртят по небето, макар че вероятността за това изглежда нищожно малка.

Надеждата ни е да открием още такива подреждания на галактики, разпръснати из Вселената, които са скрити пред очите ни.

„От сегашните космологични теории не смятахме, че структури от такъв мащаб са възможни“, казва Лопес. „Можехме да очакваме може би една изключително голяма структура в цялата наблюдавана от нас Вселена. И все пак Големият пръстен и Гигантската дъга са две огромни структури и дори са космологични съседи, което е изключително очарователно.“

Изследването е представено на 243-тата среща на Американското астрономическо общество и е отразено в статия е сървъра за предварителни публикации в arXiv.org.