Gigantyczna struktura we wszechświecie rzuca wyzwanie teoriom kosmologicznym

Nowo odkryta gigantyczna struktura w przestrzeni kosmicznej rzuca wyzwanie naszemu rozumieniu wszechświata. Wielki Pierścień (The Big Ring) ma średnicę 1,3 miliarda lat świetlnych, a jego obwód liczy 4,1 miliardów lat świetlnych. Znajduje się w odległości 9,2 miliarda lat świetlnych od Ziemi. To już druga wielka struktura odkryta przez doktorantkę Alexię Lopez z University of Central Lancashire. Przed dwoma laty Alexia zauważyła Wielki Łuk na Niebie (Giant Arc on the Sky) o długości 3,3 miliarda lat świetlnych.

Obie struktury znajdują się w podobnej odległości od Ziemi i dzieli je zaledwie 12 stopni. Istnienia żadnej z nich nie da się łatwo wytłumaczyć na gruncie obecnych teorii kosmologicznych. Ich olbrzymie rozmiary, wyjątkowe kształty i nieduża odległość jaka je dzieli mówią nam coś ważnego. Jednak nie wiemy co, wyjaśnia młoda uczona.

Początkowo sądzono, że Wielki Pierścień ma coś wspólnego z Barionowymi Oscylacjami Akustycznymi (BAO). To wahania w gęstości barionów spowodowane akustycznymi falami gęstości w plazmie wczesnego wszechświata. Zgodnie z teoriami BAO powinny objawiać się współcześnie jako sferyczne układy galaktyk. Analiza Wielkiego Pierścienia pokazała jednak, że nie pasuje on do tej hipotezy, jest zbyt duży i nie tworzy sfery.

To może prowadzić do próby wyjaśnienia na gruncie Konforemnej Kosmologii Cyklicznej. To hipoteza autorstwa wybitnego matematyka i kosmologa, noblisty Rogera Penrose'a. Proponuje ona istnienie szeregu następujących po sobie wszechświatów. Kres jednego wszechświata jest tożsamy z Wielkim Wybuchem wszechświata kolejnego.

Być może jednak istnienie takich struktur to wynik istnienia strun, czyli „defektów topologicznych” o olbrzymich rozmiarach, które powstały na początku istnienia wszechświata. Niedawno inny noblista, Jim Peebles, stwierdzł, że jeśli takie kosmiczne struny istnieją, mogły one przyczynić się do nietypowego rozłożenia galaktyk we wszechświecie w wielkich skalach.

Trzeba również zauważyć, że istnienie Wielkiego Pierścienia oraz Wielkiego Łuku na Niebie narusza zasadę kosmologiczną, która mówi, że w dużych skalach wszechświat jest jednorodny i izotropowy, zatem dla dowolnie położonego obserwatora wygląda zawsze podobnie. W jego budowie nie powinny istnieć nieregularności powyżej pewnych rozmiarów. Obecnie przyjmuje się, że górną granicą dla takich nieregularności jest 1,2 miliarda lat świetlnych. Tymczasem obie odkryte przez Lopez struktury są znacznie większe.

Z punktu widzenia dzisiejszych teorii kosmologicznych struktury takie nie powinny istnieć. Moglibyśmy spodziewać się istnienia jednej takiej zbyt dużej struktury w całym obserwowalnym wszechświecie. Tymczasem mamy dwie tego typu struktury, które dodatkowo są kosmologicznymi sąsiadami, co jest niezwykle ekscytujące, stwierdza Lopez.

Wielki Pierścień wydaje się idealnym okręgiem, jednak przeprowadzone przez Alexię badania wykazały, że ma on bardziej kształt korkociągu zwróconego na wprost Ziemi. Z kolei Wielki Łuk zajmuje 1/15 średnicy całego obserwowalnego wszechświata, a tworzą go galaktyki ułożone w niemal symetryczny półksiężyc.

To nie jedynie wielkie struktury, które poznaliśmy ostatnio. Przed 11 laty odkryto największą strukturę we wszechświecie, Wielką Grupę Kwazarów. Rok później naukowcy donieśli o istnieniu Wielkiej Ściany, a już w kolejnym roku zauważono Wielki Pierścień Rozbłysków Gamma. Natomiast niecałe cztery lata temu informowaliśmy o istnieniu Ściany Bieguna Południowego.

Gigantyczna struktura we wszechświecie rzuca wyzwanie teoriom kosmologicznym