潛伏在深空的巨型結(jié)構(gòu)挑戰(zhàn)了我們對宇宙的理解
遙遠宇宙中的巨大結(jié)構(gòu)正在挑戰(zhàn)我們對宇宙如何演化的理解。
在經(jīng)過69億年的光到達我們身邊的光線中,天文學家發(fā)現(xiàn)了一個巨大的、幾乎完美的星系環(huán),直徑約為13億光年。它與任何已知的結(jié)構(gòu)或形成機制都不匹配。
大環(huán),正如結(jié)構(gòu)所命名的那樣,可能意味著我們需要修改標準型號宇宙學。
這一發(fā)現(xiàn)由中央蘭開夏大學的天文學家亞歷克西婭·洛佩茲(Alexia Lopez)領(lǐng)導(dǎo),被介紹在 1 月份的美國天文學會第 243 次會議上,并在預(yù)印本紙張可在arXiv上獲得.
這是洛佩茲和她的同事發(fā)現(xiàn)的第二個巨型結(jié)構(gòu)。第一個,稱為巨型弧線,其實在天空的同一部分,在相同的距離.當2021年宣布發(fā)現(xiàn)弧線時,天文學家感到困惑。大戒指只會加深神秘感。
“在我們目前對宇宙的理解中,這兩種超大結(jié)構(gòu)都不容易解釋。洛佩茲在一月份說.“它們的超大尺寸、獨特的形狀和宇宙學上的接近性肯定告訴我們一些重要的事情——但究竟是什么?”
最直接的聯(lián)系似乎是與一種叫做重子聲振蕩(鮑)。這些是遍布整個太空的巨型圓形星系排列。它們實際上是球體,是聲波的化石,它們在早期宇宙中傳播,然后當空間變得如此彌漫,聲波無法再傳播時凍結(jié)。
大戒指不是BAO。BAO都是直徑約10億光年的固定大小。對大環(huán)的徹底檢查表明,它更像是一個開瓶器形狀,其排列方式使其看起來像一個環(huán)。
這就留下了一個非常懸而未決的問題:它到底是什么?這對宇宙學原理意味著什么,它指出,在所有方向上,任何給定的空間斑塊都應(yīng)該看起來與所有其他空間斑塊幾乎相同?
“當我們大尺度觀察宇宙時,我們預(yù)計物質(zhì)在空間中各處均勻分布,因此在一定大小以上應(yīng)該沒有明顯的不規(guī)則性,”洛佩茲解釋道.
“宇宙學家計算出目前結(jié)構(gòu)的理論尺寸極限為12億光年,但這兩種結(jié)構(gòu)都大得多——巨弧幾乎是巨弧的三倍,大環(huán)的周長與巨弧的長度相當。
但尺寸只是問題之一。另一個是它對宇宙學的意義,即對宇宙演化的研究。當前的模型是目前最符合我們觀察到的模型,但在其框架下,有一些特征很難解釋。
已經(jīng)提出了其他模型來解決這些特征。在這樣的模型下,羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)的共形循環(huán)宇宙學,宇宙在其中經(jīng)歷了無盡的生活大爆炸膨脹周期,環(huán)狀結(jié)構(gòu)是可以預(yù)期的——盡管值得注意的是,共形循環(huán)宇宙學有它自己的重大問題.
另一種可能性是,這些結(jié)構(gòu)是時空結(jié)構(gòu)中的一種拓撲缺陷,稱為宇宙弦.這些被認為是早期宇宙中出現(xiàn)的質(zhì)子范圍的皺紋,隨著時空的拉伸,然后凍結(jié)到位。我們還沒有發(fā)現(xiàn)太多宇宙弦的物理證據(jù),但理論證據(jù)非常有希望。
目前,沒有人確切知道大環(huán)和巨弧意味著什么。它們可能只是星系在天空中旋轉(zhuǎn)的偶然安排,盡管這種可能性似乎很小。
最好的希望是找到更多這樣的星系排列,散布在整個宇宙中,隱藏在眾目睽睽之下。
“從目前的宇宙學理論來看,我們認為這種規(guī)模的結(jié)構(gòu)是不可能的,”洛佩茲說.“我們可以期待在我們所有可觀測的宇宙中可能有一個非常大的結(jié)構(gòu)。然而,大環(huán)和巨弧是兩個巨大的結(jié)構(gòu),甚至是宇宙學上的鄰居,這非常令人著迷。
該研究已在第243次會議上提出。美國天文學會并在arXiv.org 的預(yù)印紙.
本文的早期版本于 2024 年 1 月發(fā)布。
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