Відкриття величезної бульбашки галактик, яка вважається залишком витоків Всесвіту

Астрономи ідентифікували масивну бульбашку під назвою Hoʻoleilana, розташовану на відстані 820 мільйонів світлових років від нас. Вважається, що ця структура є залишком походження Всесвіту та є більшою, ніж очікувалося, що дає цінну інформацію про еволюцію галактик і динаміку розширення Всесвіту.

Відкриття під керівництвом Гавайського університету масивної бульбашки на відстані 820 мільйонів світлових років від Землі вважається викопним залишком від народження Всесвіту. Астроном Брент Таллі з Інституту астрономії Х’юстонського університету та його команда несподівано виявили бульбашку в мережі галактик. Об’єкту дається ім’я Говіліланатермін узятий з Комолепогавайський гімн створення, який згадує про походження споруди.

Нові результати були опубліковані 5 вересня в в Астрофізичний журналзгадайте ці величезні споруди, які були передбачені великий вибух Теорія є результатом тривимірних брижів у матерії раннього Всесвіту, відомих як баріонні акустичні коливання (BAO).

Несподіване відкриття

“Ми не шукали його. Він настільки масивний, що простягається до країв смуги неба, яку ми аналізували, – пояснив Таллі. – Як збільшення щільності галактик, це набагато сильніша властивість, ніж очікувалося. Дуже великий діаметр у мільярд світлових років перевищує теоретичні очікування. Якщо його формування та еволюція узгоджуються з теорією, це BAO ближче, ніж очікувалося, що означає високе значення для швидкості розширення Всесвіту.

Астрономи ідентифікували бульбашку, використовуючи дані з Космічні потоки-4Це, безперечно, найбільша колекція точних відстаней до галактик. Восени 2022 року Туллі опублікував екстраординарний каталог. Його команда дослідників вважає, що це може бути перший випадок, коли астрономи ідентифікували єдину структуру, пов’язану з BAO. Це відкриття може допомогти вченим розширити знання про наслідки еволюції галактик.

Нові відкриття свідчать про те, що ці масивні структури, передбачені теорією Великого вибуху, є результатом 3D-брижів у матерії раннього Всесвіту, відомих як баріонні акустичні коливання (BAO). Автор зображення: Фредерік Доріон, студія Animea; Даніель Поммарід, IRFU, CEA Університет Париж-Сакле. Ця робота фінансувалася урядом Франції 2030 (P2I – Вища школа фізики) під номером ANR-11-IDEX-0003.

Величезні бульбашки речовини

Згідно з добре встановленою теорією Великого вибуху, протягом перших 400 000 років Всесвіт був гарячим казаном. плазма Схожий на інтер’єр сонця. Усередині плазми електрони відокремлюються від атомних ядер. Протягом цього періоду області дещо більшої щільності почали руйнуватися під дією сили тяжіння, навіть коли інтенсивна радіаційна ванна намагалася відштовхнути матеріал. Ця боротьба між гравітацією та випромінюванням змусила плазму коливатися, або брижі, і поширюватися назовні.

Найбільші брижі в ранньому Всесвіті залежали від того, як далеко могла поширюватися звукова хвиля. Ця відстань була визначена швидкістю звуку в плазмі, приблизно 500 мільйонів світлових років, і була зафіксована, коли Всесвіт охолонув і перестав бути плазмою, залишивши величезні тривимірні брижі. Протягом століть галактики формувались на піках щільності у масивні структури, схожі на бульбашки. Моделі розподілу галактик, якщо їх належним чином охарактеризувати, можуть виявити характеристики цих стародавніх посланців.

Іди глибше

«Я є картографом групи, і відображення Haulilana в трьох вимірах допомагає нам зрозуміти його зміст і зв’язок з його оточенням», — сказав дослідник Даніель Бомареде з університету CEA Paris-Saclay у Франції. «Це був дивовижний процес, щоб побудувати цю карту та дізнатися, як гігантська структура земної кори Холліани складається з елементів, які в минулому були ідентифіковані як одні з найбільших структур у Всесвіті».

Ця ж команда дослідників також ідентифікувала надскупчення Laniākea у 2014 році. Ця структура, яка включає Чумацький шлях, маленький у порівнянні. Маючи діаметр приблизно 500 мільйонів світлових років, Ланіакія простягається до ближнього краю цієї набагато більшої бульбашки.

Одиночне виявлення BAO

Команда Таллі виявила, що Hoʻoleilana була відзначена в статті 2016 року як найвидатніша з кількох мушлеподібних структур, помічених у Sloan Digital Sky Survey. Однак попередня робота не виявила повного масштабу структури, і ця команда не прийшла до висновку, що вони знайшли BAO.

Використовуючи каталог Cosmicflows-4, дослідники змогли переглянути всю сферичну оболонку галактик, визначити їхній центр і показати, що існує статистичне збільшення щільності галактик у всіх напрямках від цього центру. Hoʻoleilana включає кілька добре відомих структур, раніше відкритих астрономами, таких як Гарвардська/Смітсонівська Велика стіна, що містить скупчення Кома, скупчення Геркулеса та Велику стіну Слоана. Надскупчення Волопаса розташоване в його центрі. Історична Порожнеча Волопаса, величезна порожня сфера сферичної форми, розташована в межах Hoʻoleilana.

Наслідки для Hoʻoleilana

Симуляційні тести показали, що структура земної кори, визначена як Hoʻoleilana, має менш ніж 1% ймовірності бути статистичною випадковістю. Ho’oleilana має характеристики теоретично очікуваних баріонних акустичних коливань, включно з виступаючим у своєму центрі багатим надскупченням, однак воно виділяється сильніше, ніж очікувалося.

У деталях Холліана трохи більша, ніж очікувалося з космології Стандартної моделі та результатів попередніх попарних статистичних досліджень поділу галактик. Розмір узгоджується зі спостереженнями швидкості локального розширення Всесвіту та галактичних потоків у великих масштабах, які також вказують на тонкі проблеми зі Стандартною моделлю.

Довідка: “Ho’oleilana: індивідуальне баріонне акустичне коливання?” Написав Р. Брент Таллі, Колан Хаулетт і Деніел Бомареде, 5 вересня 2023 р. Астрофізичний журнал.
doi: 10.3847/1538-4357/aceaf3