Obří struktura skrývající se v hlubokém vesmíru zpochybňuje naše chápání dosavadního vesmírného prostoru

Kolosální struktura ve vzdáleném vesmíru odporuje našim představám o vývoji vesmíru. Ve světle, které k nám putovalo 6,9 miliardy let, objevili astronomové obří, téměř dokonalý prstenec galaxií o průměru asi 1,3 miliardy světelných let. Neodpovídá žádné známé struktuře ani mechanismu vzniku.

Velký prstenec, jak byla struktura pojmenována, by mohl znamenat, že musíme změnit standardní model kosmologie. Objev, který vedla astronomka Alexia Lopezová z University of Central Lancashire, byl prezentován na 243. zasedání Americké astronomické společnosti v lednu a je uveden v preprintovém článku dostupném na arXiv.

Jedná se o druhou obří strukturu, kterou Lopezová a její kolegové objevili. První, nazvaná Obří oblouk, se skutečně nachází ve stejné části oblohy a ve stejné vzdálenosti. Když byl objev oblouku v roce 2021 oznámen, astronomy to zmátlo. Velký prstenec tuto záhadu jen prohlubuje.

„Ani jednu z těchto dvou ultra velkých struktur není snadné vysvětlit v rámci našeho současného chápání vesmíru,“ řekla Lopez v lednu. „A jejich ultra velké rozměry, charakteristické tvary a kosmologická blízkost nám jistě musí něco důležitého říkat – ale co přesně?“

Zdá se, že nejbližší souvislost je s něčím, co se nazývá baryonová akustická oscilace (BAO). Jedná se o obří kruhová uspořádání galaxií, která se nacházejí po celém vesmíru. Jsou to vlastně koule, „zkameněliny“ akustických vln, které se šířily raným vesmírem a pak zamrzly, když se prostor stal tak rozptýleným, že se akustické vlny již nemohly šířit.

Velký prstenec není BAO. Všechny BAO mají pevnou velikost kolem 1 miliardy světelných let v průměru. A důkladná prohlídka Velkého prstence ukazuje, že se jedná spíše o vývrtku, která je zarovnaná tak, že vypadá jako prstenec.

Zůstává tedy nezodpovězená otázka: Co to sakra je? A co to znamená pro kosmologický princip, který říká, že ve všech směrech by měl každý daný kousek prostoru vypadat téměř stejně jako všechny ostatní kousky prostoru?

„Při pohledu na vesmír ve velkém měřítku očekáváme, že hmota bude všude ve vesmíru rovnoměrně rozložena, takže nad určitou velikost by neměly být patrné žádné nerovnosti,“ vysvětlila Lopez.

„Kosmologové vypočítali současnou teoretickou hranici velikosti struktur na 1,2 miliardy světelných let, avšak obě tyto struktury jsou mnohem větší. Obří oblouk je téměř třikrát větší a obvod Velkého prstence je srovnatelný s délkou Obřího oblouku.“

Velikost je však jen jedním z problémů. Druhým je to, co to znamená pro kosmologii, studium vývoje vesmíru. Současný model je ten, který v současnosti nejlépe odpovídá tomu, co pozorujeme, ale existují některé rysy, které je náročné v jeho rámci vysvětlit.

Existují i jiné modely, které se těmito rysy zabývají. V rámci jednoho takového modelu, konformní cyklické kosmologie Rogera Penrose, v níž vesmír prochází nekonečnými cykly rozpínání po velkém třesku, se očekávají prstencové struktury, i když je třeba poznamenat, že konformní cyklická kosmologie má své vlastní významné problémy.

Další možností je, že tyto struktury jsou typem topologického defektu ve struktuře časoprostoru známého jako kosmické struny. Předpokládá se, že se jedná o něco jako protonové vrásky, které vznikly v raném vesmíru, když se časoprostor roztáhl a poté zamrzl na svém místě. Zatím jsme nenašli mnoho fyzikálních důkazů o existenci kosmických strun, ale teoretické důkazy jsou docela slibné.

V současné době nikdo s jistotou neví, co Velký kruh a Obří oblouk znamenají. Mohlo by jít jen o náhodné uspořádání galaxií, které se točí po obloze, i když pravděpodobnost, že by tomu tak bylo, se zdá být poměrně malá. Nejlepší nadějí by bylo najít více takových uspořádání galaxií roztroušených po celém vesmíru, které by se skrývaly před zraky všech.

„Ze současných kosmologických teorií jsme si mysleli, že struktury v takovém měřítku nejsou možné,“ řekla Lopez. „Mohli jsme očekávat možná jednu mimořádně velkou strukturu v celém našem pozorovatelném vesmíru. Přesto jsou Velký prstenec a Obří oblouk dvě obrovské struktury a jsou dokonce kosmologickými sousedy, což je mimořádně fascinující.“

Výzkum byl prezentován na 243. zasedání Americké astronomické společnosti a je uveden v preprintovém článku na arXiv.org.

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: uclan.ac.uk