Відкриття під керівництвом Гавайського університету величезної бульбашки за 820 мільйонів світлових років від Землі вважається скам’янілим залишком зародження Всесвіту. Астроном Брент Таллі з Інституту астрономії UH та його команда несподівано знайшли бульбашку в мережі галактик. Сутність отримала назву Hoʻoleilana, термін, взятий із Kumulipo, гавайського співу творіння, який згадує про походження структури.
Нові висновки, опубліковані в The Astrophysical Journal , згадують, що ці масивні структури передбачені теорією Великого вибуху як результат 3D-брижів, виявлених у матеріалі раннього Всесвіту, відомих як Баріонові акустичні коливання (BAO).
«Ми його не шукали. Він настільки величезний, що розливається до країв сектору неба, який ми аналізували», — пояснив Таллі. «Як збільшення щільності галактик, це набагато сильніша характеристика, ніж очікувалося. Дуже великий діаметр в один мільярд світлових років перевищує теоретичні очікування. Якщо його формування та еволюція відповідають теорії, цей BAO ближче, ніж очікувалося, що передбачає високе значення швидкості розширення Всесвіту».
Астрономи визначили міхур, використовуючи дані Cosmicflows-4, які на сьогодні є найбільшою збіркою точних відстаней до галактик. Восени 2022 року Таллі опублікував унікальний каталог. Його команда дослідників вважає, що це може бути перший раз, коли астрономи ідентифікували окрему структуру, пов’язану з BAO. Це відкриття може допомогти зміцнити знання вчених про наслідки еволюції галактик.
Величезні бульбашки матерії
Відповідно до загальноприйнятої теорії Великого вибуху, протягом перших 400 000 років Всесвіт являв собою котел гарячої плазми, подібний до внутрішньої частини Сонця. У плазмі електрони відокремлювалися від атомних ядер. Протягом цього періоду області з трохи більшою щільністю почали руйнуватися під дією гравітації, навіть коли інтенсивна радіаційна ванна намагалася розштовхнути матерію на частини. Ця боротьба між силою тяжіння та випромінюванням змушувала плазму коливатися або хвилюватися та поширюватися назовні.
Найбільші брижі в ранньому Всесвіті залежали від відстані, яку могла подолати звукова хвиля. Ця відстань, визначена швидкістю звуку в плазмі, становила майже 500 мільйонів світлових років і була зафіксована, коли Всесвіт охолонув і перестав бути плазмою, залишивши величезні тривимірні брижі. Протягом еонів галактики формувалися на піках щільності у величезних структурах, схожих на бульбашки. Правильно розпізнані закономірності розподілу галактик можуть виявити властивості цих стародавніх посланців.
«Я є картографом групи, і тривимірне відображення Hoʻoleilana допомагає нам зрозуміти його зміст і взаємозв’язок із оточенням», — сказав дослідник Даніель Помареде з Університету CEA Paris-Saclay у Франції. «Це був дивовижний процес — побудувати цю карту й побачити, як гігантська оболонка Hoʻoleilana складається з елементів, які в минулому вважалися одними з найбільших структур Всесвіту».
Ця ж команда дослідників також ідентифікувала надскупчення Laniākea у 2014 році. Ця структура, яка включає Чумацький Шлях, порівняно невелика. Ланіакея простягається в діаметрі близько 500 мільйонів світлових років до ближнього краю цієї набагато більшої бульбашки.
Розкриття єдиного BAO
Команда Таллі виявила, що Hoʻoleilana була відзначена в дослідницькій статті 2016 року як найвидатніша з кількох схожих на мушлю структур, помічених у Sloan Digital Sky Survey. Однак попередня робота не виявила повного масштабу структури, і ця команда не прийшла до висновку, що вони знайшли BAO.
Використовуючи каталог Cosmicflows-4, дослідники змогли побачити повну сферичну оболонку галактик, визначити її центр і показати, що існує статистичне збільшення щільності галактик у всіх напрямках від цього центру. Ho’oleilana охоплює багато добре відомих структур, раніше знайдених астрономами, таких як Гарвардська/Смітсонівська Велика стіна, що містить скупчення Кома, скупчення Геркулеса та Велику стіну Слоана. Надскупчення Волопаса знаходиться в його центрі. Історична порожнеча Волопаса, величезний порожній сферичний регіон, лежить всередині Хоолейлани.
Наслідки Hoʻoleilana
Випробування з моделюванням показали, що структура оболонки, визначена як Hoʻoleilana, має менш ніж 1% ймовірності бути статистичною випадковістю. Ho’oleilana має властивості теоретично передбачуваного баріонного акустичного коливання, включаючи видатне місце в центрі багатого надскупчення; однак він виділяється сильніше, ніж очікувалося.
У деталях Ho’oleilana трохи більша, ніж очікувалося з теорії стандартної моделі космології та того, що було знайдено в результаті попередніх статистичних парних досліджень розділення галактик. Розмір узгоджується зі спостереженнями швидкості локального розширення Всесвіту та потоків галактик у великих масштабах, що також натякає на тонкі проблеми зі стандартною моделлю. Джерело