Zdjęcie ilustracyjne. Ta ogromna gromada galaktyk, nazwana Abell 2744 i nosząca przydomek Gromada Pandory, została sfotografowana przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w ramach programu Pola Graniczne, w którym Hubble wraz z innymi wielkimi obserwatoriami NASA bada wczesny Wszechświat, przepatrując duże gromady galaktyk. Gromada jest tak masywna, że jej potężna grawitacja ugina światło galaktyk znajdujących się daleko za nią, sprawiając, że obiekty tła wydają się większe i jaśniejsze, co jest zjawiskiem zwanym soczewkowaniem grawitacyjnym. Soczewkowanie grawitacyjne pozwala teleskopom zobaczyć bardzo odległe galaktyki, które w innym przypadku byłyby poza ich zasięgiem (NASA Hubble, CC BY 2.0, zdjęcie modyfikowane / Wikimedia)
Pierścień o średnicy 1,3 miliarda lat świetlnych odkryty przez Alexię Lopez z University of Central Lancashire wydaje się zaprzeczać zasadom dotychczasowej wiedzy kosmologicznej – poinformowano podczas 243. zjazdu American Astronomical Society w Nowym Orleanie.
Tak zwany Wielki Pierścień, będący zgrupowaniem galaktyk, ma średnicę około 1,3 miliarda lat świetlnych, co czyni go jedną z największych struktur, jakie kiedykolwiek zaobserwowano. Znajduje się ponad 9 miliardów lat świetlnych od Ziemi i świeci zbyt słabo, aby można go było obserwować gołym okiem. Jednak gdyby był widoczny bezpośrednio, jego średnica na nocnym niebie odpowiadałaby 15 Księżycom w pełni.
Tak duży rozmiar Wielkiego Pierścienia wydaje się przeczyć podstawowemu założeniu kosmologii, zwanemu zasadą kosmologiczną. Zgodnie z nią powyżej pewnej skali przestrzennej Wszechświat jest jednorodny i wygląda identycznie w każdym kierunku.
„Na podstawie obecnych teorii kosmologicznych nie sądziliśmy, że struktury na taką skalę są możliwe – powiedziała cytowana przez dziennik „The Guardian” Alexia Lopez, doktorantka na University of Central Lancashire, która kierowała analizą. – Moglibyśmy spodziewać się może jednej wyjątkowo dużej struktury w całym naszym obserwowalnym Wszechświecie”.
Tymczasem Wielki Pierścień jest na rosnącej liście niespodziewanie dużych obiektów. Innym przykładem jest Wielki Łuk, który pojawia się tuż obok Wielkiego Pierścienia i został również odkryty przez Lopez – w 2021 r.
Kosmolodzy oceniają teoretyczny limit wielkości kosmicznych struktur na 1,2 miliarda lat świetlnych, ale Wielki Pierścień i Wielki Łuk, który rozciąga się szacunkowo na 3,3 miliarda lat świetlnych, przekraczają ten limit.
The discovery of a 2nd ultra-large structure in the remote universe further challenges some of the basic assumptions about cosmology⭐
Research from @missalexialopez presented at the @AAS_Officehttps://t.co/UH1SwkpbKG#astronomy #space #AAS243 @UCLanResearch@AAS_Press pic.twitter.com/OFwxIXEKDp
— The University of Central Lancashire – UCLan (@UCLan) January 11, 2024
Co ciekawe, obie struktury znajdują się w tej samej odległości od Ziemi, w pobliżu gwiazdozbioru Wolarza, co zwiększa prawdopodobieństwo, że są częścią połączonego systemu.
„Te osobliwości są wciąż zamiatane pod dywan, ale im więcej ich odkryjemy, tym bardziej będziemy musieli stanąć twarzą w twarz z faktem, że być może nasz standardowy model wymaga ponownego przemyślenia – stwierdziła Lopez. – Co najmniej jest niekompletny. Może potrzebujemy nowej kosmologii?”.
Wielki Pierścień został odkryty dzięki analizie danych z Sloan Digital Sky Survey (SDSS), katalogu odległych kwazarów. Obiekty te są tak jasne, że można je zobaczyć z odległości miliardów lat świetlnych i zachowują się jak gigantyczne, odległe lampy, oświetlając znajdujące się pomiędzy nimi galaktyki, przez które ich światło przechodzi po drodze i które w przeciwnym razie pozostałyby niewidoczne.
Lopez i współpracownicy wykorzystali kilka różnych algorytmów statystycznych do zidentyfikowania potencjalnych struktur na dużą skalę, i tak właśnie wyłonił się Wielki Pierścień. Struktura wygląda jak niemal idealny pierścień na niebie, ale dalsza analiza ujawniła, że ma bardziej kształt cewki, przypominający korkociąg, który jest skierowany w stronę Ziemi.
Kosmolodzy nie są pewni, jaki mechanizm mógł spowodować powstanie tej struktury. Jedną z możliwości jest rodzaj fali akustycznej występującej we wczesnym Wszechświecie, znany jako barionowe oscylacje akustyczne, która mogła dać początek sferycznym powłokom w dzisiejszym układzie galaktyk. Innym wyjaśnieniem jest istnienie kosmicznych strun, hipotetycznych „defektów” w strukturze wszechświata, które mogą powodować „zlepianie się” materii wzdłuż uskoków o dużej skali.
Doktor Jenny Wagner, kosmolog z Bahamas Advanced Study Institute & Conferences, określiła odkrycie jako znaczące. Jej zadaniem możliwe jest uwzględnienie Wielkiego Pierścienia w ramach zasady kosmologicznej, w zależności od tego, jak zdefiniowano jego granice, ale im więcej takich niepasujących struktur o dużej skali zostanie odkrytych, tym mniej statystycznie prawdopodobny staje się ten pogląd. „Dlatego poszukiwania kolejnych gigantycznych obiektów są tak cenne – stwierdziła. – Osobiście nie zdziwiłabym się, gdybyśmy po przyszłych odkryciach musieli porzucić zasadę kosmologiczną”.
Autor: Paweł Wernicki, PAP.
