Cấu trúc khổng lồ ẩn giấu trong không gian sâu thách thức sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ
Một cấu trúc khổng lồ trong Vũ trụ xa xôi đang thách thức sự hiểu biết của chúng ta về cách Vũ trụ phát triển.
Ấn tượng của một nghệ sĩ về kích thước và vị trí của Vành đai lớn (màu xanh) và Vòng cung khổng lồ (màu đỏ) trên bầu trời. (Đại học Central Lancashire/Stellarium)
Trong ánh sáng đã du hành 6,9 tỷ năm để đến với chúng ta, các nhà thiên văn học đã tìm thấy một vòng thiên hà khổng lồ, gần như hoàn hảo, đường kính khoảng 1,3 tỷ năm ánh sáng. Nó không khớp với bất kỳ cấu trúc hoặc cơ chế hình thành nào đã biết.
Vòng Lớn, như cấu trúc đã được đặt tên, có thể có nghĩa là chúng ta cần sửa đổi mô hình chuẩn của vũ trụ học.
Phát hiện này, dẫn đầu bởi nhà thiên văn học Alexia Lopez thuộc trường Đại học Central Lancashire, đã được trình bày tại cuộc họp lần thứ 243 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ vào tháng 1, và được báo cáo trong một bài báo in sẵn tại arXiv.
Vòng tròn lớn (màu xanh) và Vòng cung khổng lồ (màu đỏ). (Đại học Trung tâm Lancashire)
Đây là cấu trúc khổng lồ thứ hai được phát hiện bởi Lopez và các đồng nghiệp của cô. Vòng cung đầu tiên, được gọi là Vòng cung khổng lồ, thực ra nằm ở cùng một phần của bầu trời, ở cùng một khoảng cách. Khi phát hiện về vòng cung được công bố vào năm 2021, nó đã khiến các nhà thiên văn học bối rối. Chiếc nhẫn lớn chỉ làm sâu sắc thêm bí ẩn.
“Cả hai cấu trúc siêu lớn này đều không dễ giải thích theo hiểu biết hiện tại của chúng ta về vũ trụ”, Lopez cho biết vào tháng Giêng. “Và kích thước cực lớn, hình dạng đặc biệt và sự gần gũi về mặt vũ trụ của chúng chắc chắn đang cho chúng ta biết điều gì đó quan trọng – nhưng chính xác thì là gì?”
Mối liên hệ trực tiếp nhất dường như là với thứ gọi là Dao động âm thanh Baryon (BAO). Đây là những thiên hà hình tròn khổng lồ được tìm thấy khắp không gian. Chúng thực sự là những quả cầu, hóa thạch của sóng âm lan truyền trong Vũ trụ sơ khai và sau đó đóng băng khi không gian trở nên khuếch tán đến mức sóng âm không thể truyền đi được nữa.
Big Ring không phải là BAO. BAO đều có kích thước cố định với đường kính khoảng 1 tỷ năm ánh sáng. Và việc kiểm tra kỹ lưỡng Chiếc nhẫn lớn cho thấy nó giống một hình dạng cái mở nút chai được căn chỉnh sao cho trông giống một chiếc nhẫn.
Sơ đồ các thiên hà, hiển thị Vòng Lớn, gần như tập trung vào số 0 trên trục x. (Đại học Trung tâm Lancashire)
Điều này để lại một câu hỏi chưa được trả lời: Cái quái gì vậy? Và nó có ý nghĩa gì đối với Nguyên lý Vũ trụ, vốn phát biểu rằng, theo mọi hướng, bất kỳ mảng không gian nhất định nào cũng sẽ trông khá giống với tất cả các mảng không gian khác?
Lopez giải thích: “Chúng tôi hy vọng vật chất sẽ được phân bổ đều khắp mọi nơi trong không gian khi chúng ta quan sát vũ trụ ở quy mô lớn, do đó sẽ không có sự bất thường đáng chú ý nào ở trên một kích thước nhất định”.
“Các nhà vũ trụ học tính toán giới hạn kích thước lý thuyết hiện tại của các cấu trúc là 1,2 tỷ năm ánh sáng, tuy nhiên cả hai cấu trúc này đều lớn hơn nhiều – Vòng cung khổng lồ lớn hơn gần gấp ba lần và chu vi của Vòng tròn lớn tương đương với chiều dài của Vòng cung khổng lồ.”
Nhưng kích thước chỉ là một trong những vấn đề. Cái còn lại là ý nghĩa của nó đối với vũ trụ học, nghiên cứu về sự tiến hóa của Vũ trụ. Mô hình hiện tại là mô hình phù hợp nhất với những gì chúng tôi quan sát được, nhưng có một số đặc điểm khó giải thích trong khuôn khổ của nó.
Có những mô hình khác đã được đưa ra để giải quyết các tính năng này. Theo một mô hình như vậy, vũ trụ học tuần hoàn phù hợp của Roger Penrose, trong đó Vũ trụ trải qua các chu kỳ giãn nở Big Bang vô tận, các cấu trúc vòng được mong đợi – mặc dù cần lưu ý rằng vũ trụ học tuần hoàn phù hợp có những vấn đề quan trọng của riêng nó.
Một khả năng khác là các cấu trúc này là một loại khiếm khuyết tôpô trong kết cấu không-thời gian được gọi là các dây vũ trụ. Chúng được cho là giống như những nếp nhăn có bề rộng bằng proton xuất hiện trong Vũ trụ sơ khai khi không-thời gian bị kéo giãn, sau đó đóng băng tại chỗ. Chúng ta chưa tìm thấy nhiều bằng chứng vật lý về các dây vũ trụ, nhưng bằng chứng lý thuyết khá hứa hẹn.
Hiện tại, không ai biết chắc chắn Vòng lớn và Vòng cung khổng lồ có ý nghĩa gì. Chúng có thể chỉ là sự sắp xếp ngẫu nhiên của các thiên hà xoay tròn trên bầu trời, mặc dù khả năng xảy ra điều đó có vẻ khá nhỏ.
Hy vọng tốt nhất là tìm thấy thêm nhiều sự sắp xếp các thiên hà như vậy, nằm rải rác khắp Vũ trụ, ẩn giấu trong tầm nhìn rõ ràng.
“Từ các lý thuyết vũ trụ học hiện tại, chúng tôi không nghĩ rằng các cấu trúc ở quy mô này có thể tồn tại được,” Lopez nói. "Chúng ta có thể mong đợi một cấu trúc cực kỳ lớn trong toàn bộ Vũ trụ mà chúng ta quan sát được. Tuy nhiên, Vòng tròn lớn và Vòng cung khổng lồ là hai cấu trúc khổng lồ và thậm chí là hàng xóm vũ trụ, điều này cực kỳ hấp dẫn."
Nghiên cứu này đã được trình bày tại cuộc họp lần thứ 243 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ và được báo cáo trong một bài báo in sẵn tại arXiv.org.
Phiên bản trước của bài viết này đã được xuất bản vào tháng 1 năm 2024.
