Відкриття другої надвеликої структури у віддаленому Всесвіті ще більше поставило під сумнів деякі основні припущення космології.
Структура «Велике Кільце в небі» (Big Ring in the Sky) міститься на відстані 9,2 мільярда світлових років від Землі. Його діаметр становить приблизно 1,3 мільярда світлових років, а окружність — близько 4 мільярдів світлових років. Якби ми могли бачити це кільце на небі, то вздовж його діаметра помістилося б приблизно 15 дисків повного Місяця.
Це друга надвелика структура, відкрита аспіранткою Університету Центрального Ланкаширу (University of Central Lancashire, UCLan) Алексією Лопес (Alexia Lopez). Вона два роки тому також відкрила в небі структуру «Гігантська Дуга» (Giant Arc). Дивовижно те, що Велике кільце та Гігантська дуга, діаметр яких становить 3,3 мільярда світлових років, є космологічними «сусідами» — їх видно на однаковій відстані, в той самий космічний час і на відстані лише 12 кутових градусів один від одного на небесній сфері.
Алексія сказала: «Жодну з цих двох надвеликих структур непросто пояснити на підставі нашого нинішнього розуміння Всесвіту. І їхні надвеликі розміри, характерні форми та космологічна близькість, безумовно, вказують нам на щось важливе, але на що саме?».
«Одне з пояснень полягає в тому, що Велике кільце може бути пов’язане з баріонними акустичними коливаннями (Baryonic Acoustic Oscillations, BAO). BAO виникають внаслідок коливань у ранньому Всесвіті, й нині вони мають бути схожі, принаймні статистично, на сферичні оболонки серед розташування галактик. Однак докладний аналіз Великого кільця показав, що його природа не сумісна з BAO: воно занадто велике і не сферичне».
Потрібні інші пояснення, можливо, такі, що відходять за рамки загальноприйнятої космології. Однією з можливостей може бути інша теорія — конформна циклічна космологія (Conformal Cyclic Cosmology, CCC), яку запропонував лауреат Нобелівської премії сер Роджер Пенроуз (Roger Penrose). Кільця у Всесвіті ймовірно можуть бути сигналом CCC.
Іншим поясненням може бути ефект проходження космічних струн. Космічні струни — це ниткоподібні «топологічні дефекти» великого розміру, які могли виникати в ранньому Всесвіті. Інший лауреат Нобелівської премії, Джим Піблз (Jim Peebles), нещодавно припустив, що космічні струни можуть відігравати роль у походженні деяких інших особливостей у великомасштабному розподілі галактик.
Крім того, існування Великого кільця, як також і Гігантської дуги, ставить під сумнів космологічний принцип. І якщо Велике кільце та Гігантська дуга разом утворюють ще більшу структуру, тоді виклик космологічному принципу стає ще переконливішим.
Такі великі структури — а є й інші, виявлені іншими космологами, — кидають виклик нашим уявленням про те, який вигляд має «середній» об’єм космосу. Вони перевищують обмеження розміру структур, що згідно з теоретичними уявленнями можуть існувати у Всесвіті. Це створює потенційні проблеми для застосування космологічного принципу.
Велике кільце має центр біля 0 на осі х, охоплюючи приблизно від -650 до +650 на осі х (еквівалент 1,3 мільярда світлових років). Авторські права на зображення: Університет Центрального Ланкаширу. Фото з сайту https://phys.org.
Алексія сказала: «Космологічний принцип передбачає, що частина Всесвіту, яку ми можемо бачити, є “правильним зразком” для решти Всесвіту. Ми очікуємо, що матерія буде рівномірно розподілена скрізь у просторі, коли ми спостерігаємо Всесвіт на великому масштабі, тому не має бути помітних нерівностей, що перевищують певний розмір.
«Космологи нині вважають, що теоретичний розмір структур становить 1,2 мільярда світлових років, але обидві ці структури набагато більші: Гігантська дуга майже втричі більша, а окружність Великого кільця порівнянна з довжиною Гігантської дуги.
«Зважаючи на сучасні космологічні теорії, ми не гадали, що структури такого масштабу можливі. Ми могли б очікувати, можливо, одну надзвичайно велику структуру в усьому нашому спостережуваному Всесвіті. Проте, Велике Кільце та Гігантська Дуга — це дві величезні структури і навіть космологічні сусіди, що надзвичайно цікаво».
Велике кільце має вигляд майже ідеального кільця в небі, але подальший аналіз Алексії показав, що його форма більше схожа на обмотку, як спіраль, яка обернена «обличчям» до Землі. Гігантська дуга, що становить приблизно 1/15 радіуса спостережуваного Всесвіту, має вигляд величезного, майже симетричного, півмісяця з галактик у віддаленому Всесвіті. Цей «місяць» удвічі більший за разючу Велику стіну Слоуна (Sloan Great Wall) галактик і скупчень, яку можна побачити у відносно близькому Всесвіті.
«Велике кільце та Гігантська дуга лежать на однаковій відстані від нас, у напрямку на сузір’я Волопаса, тобто вони існували в той самий космічний час, коли вік Всесвіту був лише наполовину меншим за нинішній», — прокоментувала Алексія. «Вони також містяться в одній частині неба, на відстані лише 12 кутових градусів один від одного».
«Виявлення двох надзвичайних надвеликих структур у такій близькій конфігурації підвищує ймовірність того, що разом вони утворюють ще більш надзвичайну космологічну систему».
«Ці дані, які ми аналізуємо, стосуються такого далекого минулого, що сигнал добирався до нас протягом половини життя Всесвіту, тобто з того часу, коли Всесвіт був приблизно в 1,8 рази менший, ніж зараз. Велике кільце та Гігантська дуга, як окремо, так і разом, є для нас великою космологічною таємницею, бо ми працюємо над розумінням Всесвіту та його розвитку».
Алексія разом із радником доктором Роджером Клоузом (Roger Clowes) з Інституту Джеремії Горрокса UCLan та співробітником Джерардом Вілліґером (Gerard Williger) з Луїсвілльського університету в США виявили нову структуру, спостерігаючи лінії поглинання в спектрах квазарів із цифрового огляду неба Слоуна (Sloan Digital Sky Survey, SDSS).
Застосувавши той самий метод, який уможливив відкриття Гігантської дуги, вони спостерігали освітлені квазарами об’єкти, що мають поглинання Магнію-II (або MgII — це означає, що атом втратив електрон). Дуже віддалені й дуже яскраві квазари діють як гігантські лампи, що просвічують прожектором крізь далекі, але набагато слабші галактики, що містяться між квазарами і Землею. Без таких «прожекторів» вони були б непоміченими.
Алексія представила свої висновки про «Велике Кільце» на 243 з’їзді Американського астрономічного товариства (American Astronomical Society, AAS) 10 січня поточного року.
За інф. з сайту https://phys.org підготував Іван Крячко
