Обнаружена еще одна макроструктура во Вселенной, бросающая вызов стандартной космологической модели
![](/wp-content/uploads/2024/01/58-8.jpg)
О ближней Вселенной мы знаем очень мало, но благодаря наблюдениям мы можем понять ее демографическую структуру и основные характеристики. О крупномасштабной Вселенной, напротив, мы знаем очень мало. Только то, что космологические теории, и в частности Стандартная космологическая модель, позволяют нам выдвигать гипотезы.
Большую помощь в ее описании оказывают наблюдаемые нами макроструктуры, такие как скопления галактик и крупнейшие суперкластеры галактик, которые позволяют понять, как собираются вместе самые крупные объекты в космосе, и тем самым понять, как распределена гигантская паутина Вселенной. Среди этих макроструктур одна из самых крупных, обнаруженных на данный момент, — Гигантская дуга. Открытая в 2021 году, она имеет длину около 3,3 миллиарда световых лет.
Два дня назад, во время 243-го заседания Американского астрономического общества (AAS), аспирант Алексия Лопес из Университета Центрального Ланкашира представила открытие еще одной макроструктуры в далекой Вселенной, названной Гигантским кольцом (Великим кольцом). Оно находится на расстоянии 9,2 миллиарда световых лет от Земли, имеет диаметр около 1,3 миллиарда световых лет и окружность около 4 миллиардов световых лет. Если бы мы могли увидеть ее на небе, она занимала бы пространство, соответствующее 15 полным лунам.
Открытие этой другой макроструктуры, входящей в то же "космическое соседство", что и Гигантская дуга, поставило под сомнение некоторые из основных предположений космологии. Как заявила Лопес:
Ни одна из этих структур не может быть легко объяснена в рамках нашего нынешнего понимания Вселенной. А их сверхбольшие размеры, характерные формы и космологическая близость, несомненно, должны говорить нам о чем-то важном. Но о чем именно?
![](/wp-content/uploads/2024/01/58-6.jpg)
Известные макроструктуры нашей Вселенной
Начиная с 1980-х годов астрономы начали обнаруживать в небе структуры, которые были гораздо больше, чем суперкластеры галактик, группы скоплений галактик, которые до этого считались самыми крупными существующими структурами в космосе.
Первой из них стала Великая стена CfA2, открытая в 1989 году. Она представляет собой огромную нить, которая удерживает несколько скоплений галактик. Ее размер оценивается в 500-750 миллионов световых лет, ширина - 200 миллионов световых лет, а толщина — около 16 миллионов световых лет. Точно неизвестно, насколько далеко простирается эта нить, из-за поглощения света в плоскости Млечного Пути, в которой находится Земля.
В апреле 2003 года была открыта Великая стена Слоуна — структура, образованная гигантской стеной галактик протяженностью 1,37 миллиарда световых лет, что составляет примерно 1/60 часть диаметра наблюдаемой Вселенной. Еще одна подобная стена, примерно такого же размера, была обнаружена в 2020 году и названа Стеной Южного полюса, поскольку она очень плотная на небесном Южном полюсе.
![](/wp-content/uploads/2024/01/85-4.png)
В 2013 году команда под руководством Университета Центрального Ланкашира открыла Огромную группу больших квазаров (Huge-LQG) - структуру из 73 квазаров диаметром около 4 миллиардов световых лет. В 2016 году была обнаружена Огромная большая квазарная группа (BOSS) - суперкластерный комплекс диаметром 1 миллиард световых лет, общая масса которого, по оценкам, в 10 000 раз превышает массу Млечного Пути.
Крупнейшими структурами, известными в настоящее время, являются только Великая стена (HCB Great Wall, Hercules-Corona Borealis Great Wall) длиной около 10 миллиардов световых лет, открытая в 2013 году, и Гигантская дуга, названная выше.
Великое кольцо
Великое кольцо, обнаруженное Лопесом и его коллегами, выглядит на небе как почти идеальное кольцо. Однако дальнейший анализ, проведенный Алексией, показал, что оно имеет скорее спиральную форму, похожую на штопор, и что оно выровнено фронтально по отношению к Земле. Для сравнения, Гигантская дуга, радиус которой составляет примерно 1/15 часть радиуса наблюдаемой Вселенной, выглядит как огромный, почти симметричный полумесяц галактик.
Великое кольцо и Гигантская дуга находятся на одинаковом расстоянии от нас, в районе созвездия Волопас. Это означает, что они существовали в одно и то же космическое время, когда возраст Вселенной составлял лишь половину ее нынешнего возраста, а ее размеры были примерно в 1,8 раза меньше, чем сейчас, в результате космического расширения. Более того, они находятся в одной и той же области неба, всего в 12 градусах друг от друга.
Исследователи объясняют, что тот факт, что эти две сверхкрупные структуры находятся в такой тесной конфигурации, заставляет предположить, что вместе они образуют еще более крупную космологическую систему.
Открытие стало возможным благодаря наблюдению линий поглощения в спектрах квазаров, очень ярких и древних галактик, собранных Слоановским цифровым обзором неба (SDSS). Используя тот же метод, который привел к открытию Гигантской дуги, ученые наблюдали системы поглощения магния-II, освещенные квазарами.
Бросая вызов стандартной космологической модели Вселенной
Согласно стандартной космологической модели эволюции Вселенной, структуры такого типа формируются и следуют за нитями, состоящими из водорода и темной материи, распределяясь подобно паутине, называемой космической паутиной.
Считается, что такова крупномасштабная структура нашей Вселенной: темная материя гравитационно притягивает барионную, обычную материю, и именно ее мы видим, формируя длинные, тонкие стены суперкластеров галактик.
Однако такие структуры, как Великая стена и Гигантская дуга, простирающиеся на многие миллиарды световых лет, противоречат космологическому принципу. Согласно этому принципу, на достаточно больших масштабах Вселенная может считаться одинаковой во всех местах (однородной) и во всех направлениях (изотропной). И поэтому не должна порождать наблюдаемых неравенств в структурировании на больших масштабах.
Такие крупномасштабные структуры, как Великая дуга, Великая стена, Великое кольцо, превышают предел размерности того, что считается теоретически возможным. И они представляют собой потенциальный вызов всей космологической модели, которая в настоящее время наиболее широко принята большинством ученых. Космологи, по сути, рассчитывают, что текущий теоретический предел размеров структур составляет 1,2 миллиарда световых лет. Все эти структуры гораздо больше.
![](/wp-content/uploads/2024/01/58-7-scaled.jpg)
Некоторые (возможные) объяснения этих космических колец
Исследователи объясняют, что Великое кольцо может быть связано с барионными акустическими колебаниями (БАК). БАК происходят от флуктуаций материи в ранней Вселенной и сегодня должны, по крайней мере статистически, выглядеть как сферические оболочки в расположении галактик. Однако детальный анализ Великого кольца показал, что оно не совсем подходит для объяснения БАК: оно слишком велико и не имеет сферической формы.
Возможно, потребуются другие объяснения, отклоняющиеся от стандартной космологической модели. Одним из возможных вариантов может быть теория циклической конформной космологии (ЦКК), предложенная в 2001 году нобелевским лауреатом Роджером Пенроузом. Это космологическая модель циклической Вселенной, которая постулирует, что конец Вселенной — это начало новой, поскольку низкая энтропия после тепловой смерти Вселенной будет такой же, как и до Большого взрыва, из-за испарения черных дыр. Космические кольца, такие как Великое кольцо и Гигантская дуга, а также другие макроструктуры, предположительно могут быть признаком ЦКК.
Другим объяснением может быть эффект прохождения космических струн. Космические струны — это крупные нитевидные "топологические дефекты", которые могли образоваться в ранней Вселенной. Другой нобелевский лауреат, Джим Пиблз, предположил, что космические струны могут играть роль в происхождении некоторых других особенностей в крупномасштабном распределении галактик.
Каков же правильный ответ? Нам пока неизвестно. "Исходя из современных космологических теорий, мы даже не предполагали, что структуры такого масштаба возможны", — говорит Лопес. "Мы могли бы ожидать, возможно, чрезвычайно крупной структуры во всей нашей наблюдаемой Вселенной...".