Недавно обнаруженная гигантская структура (Большое кольцо) видна слева вверху (синий цвет).
Наличие огромных структур, скрытых в необъятной Вселенной, всегда восхищало ученых. Недавно астрономы обнаружили огромное кольцо галактик, протяженностью 1,3 миллиарда световых лет! Известная как «Большое кольцо», эта гигантская структура не соответствует ни одной структуре или механизму образования, известным на сегодняшний день. Это открытие частично ставит под сомнение наше понимание эволюции Вселенной и может привести к пересмотру Стандартной модели космологии.
В июне 2021 года астрономы из Университета Центрального Ланкашира под руководством Алексии Лопес обнаружили гигантскую дугу галактик, известную как Гигантская дуга. Расположенная на расстоянии 9,2 миллиарда световых лет от Земли, Гигантская дуга считается первой сверхкрупной структурой такого рода, когда-либо обнаруженной.
В январе прошлого года на 243-й конференции Американского астрономического общества, проходившей в Новом Орлеане, Лопес объявила об открытии второй структуры на расстоянии 12° от Гигантской дуги. Названная Большим кольцом, она имеет окружность 4 миллиарда световых лет и диаметр 1,3 миллиарда световых лет. Ее открытие стало темой предварительно опубликованной статьи на платформе arXiv.
Космологическая загадка
Если Гигантская дуга оставила астрономов в недоумении в 2021 году, то Великое кольцо только углубляет загадку. «Ни одна из этих сверхкрупных структур не может быть легко объяснена в рамках нашего нынешнего понимания Вселенной«, — говорится в заявлении Лопеса. «Их сверхбольшие размеры, характерные формы и космологическая близость, безусловно, должны говорить нам о чем-то важном, но о чем именно«, — продолжила она.
По мнению Лопес и ее коллег, самые близкие из известных структур являются результатом барионных акустических колебаний (БАК). Это гигантские круговые скопления галактик в глубоком космосе. Эти колебания происходят от остатков кольцеобразных акустических волн, которые распространялись в ранней Вселенной, а затем как бы застыли в пространстве.
Однако углубленный анализ «Большого кольца» показал, что эта структура не согласуется с данной гипотезой. Все БАК имеют размеры около 1 миллиарда световых лет в поперечнике, а само Большое кольцо не является круглым. Оно больше напоминает штопор, выровненный таким образом, чтобы казаться кольцом.
Научное сообщество задается вопросом, как это открытие повлияет на Стандартную модель космологии, и в частности на принцип изотропии. Согласно стандартной модели, Вселенная выглядит одинаковой независимо от направления наблюдения (изотропия) и не демонстрирует значительных вариаций от одной точки к другой (однородность). Более того, Лопес утверждает, что «мы ожидаем, что материя будет равномерно распределена по пространству, когда наблюдаем Вселенную в больших масштабах, поэтому за пределами определенного размера не должно быть никаких ощутимых неоднородностей«.
По словам Лопес, астрофизики всегда считали, что теоретический предел размеров структур в глубоком космосе составляет около 1,2 миллиарда световых лет. Однако и Гигантская дуга, и Большое кольцо значительно превышают этот показатель. Помимо их обескураживающих размеров, само изучение эволюции этих структур является проблематичным. Некоторые из их характеристик трудно объяснить в рамках существующей космологической модели.
Однако были предложены альтернативные объяснения, которые могут оказаться весьма перспективными. К ним относится модель конформной циклической космологии (КЦК), выдвинутая Роджером Пенроузом. Она предполагает, что Вселенная проходит бесконечные циклы расширения, и нынешний цикл не является ни первым, ни последним. Поэтому обнаружение этих двух сверхшироких структур может служить доказательством в пользу этой модели.
Согласно другой гипотезе, эти два гигантских кольца представляют собой своего рода топологический дефект в ткани пространства-времени. Эти «космические струны», по мнению космолога Джима Пиблза, появляются как нитевидные дефекты в ранней Вселенной, где пространство-время растягивается и застывает. Хотя прямых доказательств существования космических струн пока нет, теоретические данные многообещающие. Они также предполагают, что эти струны могут быть ответственны за другие особенности в распределении галактик.
«Согласно современным космологическим теориям, подобные структуры на таких больших масштабах невозможны«, — говорит Лопес. «Мы могли бы ожидать, что во всей наблюдаемой Вселенной будет только одна чрезвычайно крупная структура. Однако Великое кольцо и Гигантская дуга огромны и даже являются космологическими соседями, что необычайно увлекательно«, — заключает Лопес.
