Колосальна структура в далекому Всесвіті кидає виклик нашому розумінню того, як розвивався Всесвіт. У світлі, яке подорожувало 6,9 мільярдів років, щоб досягти нас, астрономи виявили гігантське, майже ідеальне кільце галактик діаметром приблизно 1,3 мільярда світлових років. Він не відповідає жодній відомій структурі чи механізму формування.
Велике кільце, як було названо структуру, може означати, що нам потрібно змінити стандартну модель космології. Відкриття під керівництвом астронома Алексії Лопес з Університету Центрального Ланкаширу було представлено на 243-й зустрічі Американського астрономічного товариства в січні та опубліковано в Журналі космології та фізики астрочастинок.
Це друга гігантська структура, відкрита Лопес та її колегами. Перший, який називається Гігантська дуга, фактично знаходиться в тій самій частині неба, на однаковій відстані. Коли у 2021 році було оголошено про відкриття дуги, це спантеличило астрономів. Велике кільце лише поглиблює таємницю.
«Жодну з цих двох надвеликих структур непросто пояснити в нашому поточному розумінні Всесвіту», — сказав Лопес у січні. «І їхні надвеликі розміри, характерні форми та космологічна близькість, безсумнівно, говорять нам щось важливе – але що саме?»
Найбільш безпосередній зв’язок, здається, з тим, що називається баріонним акустичним коливанням (BAO). Це гігантські кругові розташування галактик, які зустрічаються по всьому космосу. Насправді це сфери, скам’янілості акустичних хвиль, які поширювалися раннім Всесвітом, а потім застигли, коли простір став настільки розсіяним, що акустичні хвилі більше не могли поширюватися.
Велике кільце не є BAO. Всі BAO мають фіксований розмір близько 1 мільярда світлових років у діаметрі. І ретельний огляд Великого кільця показує, що воно більше схоже на форму штопора, яка вирівняна таким чином, що виглядає як кільце.
Це залишає питання без відповіді: що це, чорт вазьми, таке? І що це означає для космологічного принципу, який стверджує, що в усіх напрямках будь-яка ділянка простору має виглядати майже так само, як і всі інші ділянки космосу?
«Ми очікуємо, що речовина буде рівномірно розподілена скрізь у просторі, коли ми розглядаємо Всесвіт у великому масштабі, тому не повинно бути помітних нерівностей понад певного розміру», — пояснив Лопес. «Космологи підрахували, що поточний 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».
Але розмір – лише одна з проблем. Інше – це значення для космології, вивчення еволюції Всесвіту. Поточна модель наразі найкраще відповідає тому, що ми спостерігаємо, але є деякі особливості, які складно пояснити в її рамках.
Існують інші моделі, які були запропоновані для вирішення цих функцій. Відповідно до однієї з таких моделей, конформної циклічної космології Роджера Пенроуза, в якій Всесвіт проходить через нескінченні цикли розширення Великого вибуху, очікуються кільцеві структури – хоча варто зазначити, що конформна циклічна космологія має власні значні проблеми.
Інша можливість полягає в тому, що ці структури є типом топологічного дефекту в тканині простору-часу, відомого як космічні струни. Вважається, що вони схожі на протонні зморшки, які виникли в ранньому Всесвіті, коли простір-час розтягувався, а потім застигали на місці.
Ми не знайшли багато фізичних доказів існування космічних струн, але теоретичні дані є досить багатообіцяючими.
На цей час ніхто напевно не знає, що означають Велике кільце і Гігантська арка. Це можуть бути просто випадкові розташування галактик, що обертаються по небу, хоча ймовірність цього виглядає досить малою. Найкращою надією було б знайти більше таких груп галактик, розкиданих по всьому Всесвіту, які ховаються на видноті.
«Виходячи з сучасних космологічних теорій, ми не думали, що структури такого масштабу можливі», — сказав Лопес.
«Ми могли б очікувати, можливо, одну надзвичайно велику структуру в усьому нашому спостережуваному Всесвіті. З усім тим, Велике Кільце та Гігантська Дуга є двома величезними структурами і навіть є космологічними сусідами, що надзвичайно захоплює». Висновки опубліковані в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.