Nowo odkryta niezwykle duża struktura kosmiczna – pierścień gęstej materii rozciągający się na 3,3 miliarda lat świetlnych – zmusza naukowców do ponownego rozważenia podstawowej zasady kosmologii: poglądu, że wszechświat wydaje się jednolity we wszystkich kierunkach, gdy patrzy się na niego w ogromnej skali. Odkrycie, o którym poinformowała kosmolog Alexia Lopez, rodzi fundamentalne pytania dotyczące naszego rozumienia kosmosu.
Zasada kosmologiczna zagrożona
Zasada kosmologiczna, druga po teorii względności Einsteina jako podstawowe założenie fizyki, stwierdza, że materia jest równomiernie rozmieszczona w dużych ilościach we wszechświecie. Jeśli ta zasada jest błędna, „rozpęta się piekło”, jak to ujął fizyk matematyczny Eoin O’Colgain. Istnienie tak ogromnych struktur przeczy temu założeniu i grozi destabilizacją obecnych modeli kosmologicznych.
Nowo odkryty pierścień nie jest odosobnioną anomalią. Wydaje się, że jest to kontynuacja wcześniej zidentyfikowanego „gigantycznego łuku”, który z kolei otacza inną dużą formację, zwaną „dużym pierścieniem”. Połączona obecność tych struktur zwiększa wyzwanie dla zasady kosmologicznej; wyjaśnienie ich współistnienia w ramach istniejących założeń staje się coraz trudniejsze.
Jak dokonano odkrycia
Lopez i jej zespół odkryli te struktury, analizując światło od odległych kwazarów – supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk. Gdy światło przemieszcza się przez przestrzeń, znajdująca się tam materia zmienia swoje widmo, umożliwiając astronomom mapowanie rozmieszczenia galaktyk. Zespół zaobserwował, że galaktyki w łuku i pierścieniu znajdują się w przybliżeniu w tej samej odległości kosmicznej, co sugeruje, że powstały mniej więcej w tym samym czasie w historii Wszechświata. Badania statystyczne pokazują, że prawdopodobieństwo przypadkowego pojawienia się pierścionka jest niezwykle niskie, co potwierdza tezę, że nie jest to jedynie złudzenie wizualne.
Debata wśród badaczy
Choć Lopez twierdzi, że skala i konfiguracja tych struktur stanowią poważne wyzwanie dla istniejących modeli, inni naukowcy pozostają sceptyczni. Niektórzy twierdzą, że nawet struktury o dużej skali niekoniecznie obalają zasadę kosmologiczną, podczas gdy inni twierdzą, że współczesne symulacje mogą wyjaśnić takie formacje. Na przykład astrofizyk teoretyczny Til Zavala twierdzi, że symulacje komputerowe mogą odtworzyć takie struktury bez porzucania zasad kosmologicznych. Jednak Lopez odpowiada, że symulacje zastosowane w pracy Zavali nie odzwierciedlają dokładnie skali obserwowanego pierścienia.
Dalsze działania: potrzeba więcej danych
Astrofizyk Subir Sarkar zgadza się z Lopezem, mówiąc, że te pierścienie „zmieniają zasady gry”. Podkreśla, że chociaż praca nie ukazała się jeszcze w recenzowanym czasopiśmie, przyszłe badania nieba – takie jak te z wykorzystaniem instrumentu Dark Energy Spectrscopic i Obserwatorium Vera C. Rubin – albo potwierdzą istnienie dodatkowych struktur wielkoskalowych, albo obalą odkrycie.
„Nie musimy do końca spierać się, czy ta struktura jest rzeczywista, czy przypadkowa, czy cokolwiek innego” – mówi Sarkar. „Musimy po prostu zdobyć więcej danych i wyjść na jaw nowe rzeczy”.
Odkrycie tego masywnego pierścienia uwydatnia ograniczenia naszych obecnych modeli kosmologicznych i podkreśla potrzebę uzyskania pełniejszych danych obserwacyjnych. Niezależnie od tego, czy jest to anomalia, czy fundamentalny błąd w naszym rozumieniu, zmusza nas to do skonfrontowania się z możliwością, że Wszechświat może nie być tak jednolity, jak wcześniej sądzono.
