Een nieuw ontdekte, buitengewoon grote kosmische structuur – een ring van dichte materie die 3,3 miljard lichtjaar omspant – zet wetenschappers ertoe aan een hoeksteenprincipe van de kosmologie opnieuw te evalueren: het idee dat het universum in alle richtingen uniform lijkt als het op grote schaal wordt bekeken. Deze bevinding, gerapporteerd door kosmoloog Alexia Lopez, roept fundamentele vragen op over ons begrip van de kosmos.
Het kosmologische principe onder de loep
Het kosmologische principe, dat op de tweede plaats komt na Einsteins algemene relativiteitstheorie als fundamentele aanname in de natuurkunde, stelt dat materie in grote volumes gelijkmatig over het universum is verdeeld. Als dit principe onjuist is, ‘zou de hel losbarsten’, zoals wiskundig natuurkundige Eoin ÓColgáin formuleert. Het bestaan van zulke immense structuren is in tegenspraak met deze veronderstelling en dreigt de huidige kosmologische modellen te destabiliseren.
De onlangs waargenomen ring is geen geïsoleerde anomalie. Het lijkt een uitbreiding te zijn van een eerder geïdentificeerde ‘gigantische boog’, die zelf een andere grote formatie omcirkelt die de ‘grote ring’ wordt genoemd. De gecombineerde aanwezigheid van deze structuren vergroot de uitdaging voor het kosmologische principe; het verklaren van hun naast elkaar bestaan onder de huidige aannames wordt steeds moeilijker.
Hoe de ontdekking werd gedaan
Lopez en haar team ontdekten deze structuren door licht van verre quasars te analyseren: superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels. Terwijl licht door de ruimte reist, verandert de tussenliggende materie het spectrum ervan, waardoor astronomen de verspreiding van sterrenstelsels in kaart kunnen brengen. Het team merkte op dat sterrenstelsels binnen de boog en ring zich allemaal op ongeveer dezelfde kosmische afstand lijken te bevinden, wat erop wijst dat ze rond dezelfde tijd in de geschiedenis van het universum zijn ontstaan. Statistische tests suggereren dat het onwaarschijnlijk is dat de ring toevallig is ontstaan, wat de bewering ondersteunt dat het niet louter een visueel toeval is.
Debat tussen onderzoekers
Hoewel Lopez beweert dat de schaal en configuratie van deze structuren een aanzienlijke uitdaging vormen voor bestaande modellen, blijven andere wetenschappers sceptisch. Sommigen beweren dat zelfs grootschalige structuren het kosmologische principe niet noodzakelijkerwijs ontkrachten, terwijl anderen beweren dat de huidige simulaties dergelijke formaties kunnen huisvesten. Theoretisch astrofysicus Till Sawala beweert bijvoorbeeld dat computersimulaties soortgelijke structuren kunnen repliceren zonder het kosmologische principe op te geven. Lopez stelt echter dat de simulaties die in Sawala’s werk worden gebruikt, de schaal van de waargenomen ring niet nauwkeurig weergeven.
De weg vooruit: er zijn meer gegevens nodig
Astrofysicus Subir Sarkar is het met Lopez eens en stelt dat deze ringen ‘het spel totaal veranderen’. Hij benadrukt dat, hoewel het werk nog niet in een peer-reviewed tijdschrift is verschenen, aanstaande hemelonderzoeken – zoals die met behulp van het Dark Energy Spectroscopic Instrument en het Vera C. Rubin Observatory – het bestaan van aanvullende grootschalige structuren zullen bevestigen of de bevinding zullen weerleggen.
“We hoeven niet tot het einde der tijden te blijven discussiëren over de vraag of deze structuur echt of toevallig is of wat dan ook”, zegt Sarkar. “We zouden gewoon meer gegevens moeten krijgen, en er zouden meer dingen moeten verschijnen.”
De ontdekking van deze enorme ring onderstreept de grenzen van onze huidige kosmologische modellen en benadrukt de behoefte aan uitgebreidere observatiegegevens. Of het nu een anomalie is of een fundamentele fout in ons begrip, het dwingt ons de mogelijkheid onder ogen te zien dat het universum misschien niet zo uniform is als eerder werd aangenomen.
