Pierścień galaktyk o średnicy 1,3 miliarda lat świetlnych. Nie powinien istnieć
Wielki Pierścień jest tak ogromny, że wymyka się modelowi kosmologicznemu. A kilka stopni dalej na niebie kryje się druga struktura, której też nie da się wyjaśnić.
Astronomowie znaleźli na niebie niemal idealny pierścień galaktyk o średnicy 1,3 miliarda lat świetlnych. Problem w tym, że według obowiązującego modelu Wszechświata coś takiego nie powinno się uformować.
Struktura, która łamie reguły
→ Czytaj też: Fizycy słuchają muzyki wszechświata. Co usłyszą?
Odkrycia dokonał zespół pod kierunkiem Alexii Lopez z Uniwersytetu Central Lancashire. Struktura, nazwana Wielkim Pierścieniem (Big Ring), została zaprezentowana na 243. spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w 2024 roku i opisana w Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Sygnał dotarł do nas w świetle, które podróżowało przez 6,9 miliarda lat. To spojrzenie w bardzo odległą przeszłość kosmosu. A obraz, jaki się wyłania, kłóci się z teorią.
To już drugie takie odkrycie tej samej badaczki. Pierwsza struktura, zwana Gigantycznym Łukiem (Giant Arc), ogłoszona w 2021 roku, leży w tym samym rejonie nieba i w tej samej odległości. Dwie olbrzymie, niewytłumaczalne struktury — i to sąsiadki.
„Żadnej z tych dwóch ogromnych struktur nie da się łatwo wyjaśnić w naszym obecnym rozumieniu Wszechświata” — komentowała Lopez w styczniu 2024 roku.
Dlaczego to takie kłopotliwe?
→ Czytaj też: Odkryto galaktyki z mackami. Siegają miliardów lat świetlnych – jak wpłyną na Ziemię?
Sednem problemu jest zasada kosmologiczna. Mówi ona, że w dużej skali Wszechświat wygląda tak samo we wszystkich kierunkach, a materia jest rozłożona równomiernie. Powyżej pewnej wielkości nie powinno być żadnych rzucających się w oczy nieregularności.
Kosmolodzy wyliczają obecny teoretyczny limit rozmiaru struktur na około 1,2 miliarda lat świetlnych. Gigantyczny Łuk jest jednak niemal trzy razy większy, a obwód Wielkiego Pierścienia dorównuje długości Łuku. To po prostu zbyt duże obiekty.
Nasuwa się skojarzenie z barionowymi oscylacjami akustycznymi (BAO) — sferycznymi układami galaktyk, będącymi skamielinami fal dźwiękowych z młodego Wszechświata. Ale BAO mają stały rozmiar, około miliarda lat świetlnych. Dokładna analiza pokazała, że Wielki Pierścień to nie BAO — przypomina raczej korkociąg ustawiony tak, że z Ziemi wygląda jak okrąg.
Egzotyczne wyjaśnienia i zdrowy sceptycyzm
Co więc widzimy? Jedną z hipotez jest konforemna kosmologia cykliczna Rogera Penrose’a, w której Wszechświat przechodzi niekończące się cykle Wielkiego Wybuchu. W takim modelu struktury pierścieniowe są przewidywane — choć sama teoria ma poważne problemy.
Inna możliwość to struny kosmiczne — hipotetyczne defekty topologiczne czasoprzestrzeni, zmarszczki szerokości protonu, które zamarły we wczesnym Wszechświecie. Bezpośrednich dowodów na ich istnienie brak, ale przesłanki teoretyczne są obiecujące.
Nie można też wykluczyć przypadku. Być może to zwykły, choć mało prawdopodobny, układ galaktyk. Analiza opublikowana w Journal of Cosmology and Astroparticle Physics zaznacza, że szansa na takie zbiegi okoliczności jest niewielka.
Najlepszym rozstrzygnięciem byłoby znalezienie kolejnych podobnych struktur ukrytych w danych. Tu w grę może wejść nowe pokolenie przeglądów nieba. „Z obecnych teorii kosmologicznych wynikało, że struktury na taką skalę nie są możliwe” — podkreśla Lopez. „Moglibyśmy się spodziewać najwyżej jednej wyjątkowo dużej struktury w całym obserwowalnym Wszechświecie”. A mamy dwie. I to obok siebie.
