Новообретенное космическое расположение галактик бросает вызов фундаментальным представлениям о природе нашей Вселенной.

Эта иллюстрация представляет собой представление художника о гигантской сферической оболочке по имени Хоолейлана. Красная область слева показывает закрытую оболочку с отдельными галактиками, изображенными в виде крошечных светящихся пятен. Зеленая область справа — Ланиакея, сверхскопление, содержащее Млечный Путь и нашу Местную группу галактик.

Астрономы, составившие карты точных расстояний до десятков тысяч галактик, обнаружили любопытную космическую структуру. Тысячи галактик расположены вдоль сферической оболочки, охватывающей 1 миллиард световых лет. Одного размера достаточно, чтобы бросить вызов фундаментальным представлениям о Вселенной.

Брент Талли (Гавайский университет) и его коллеги посетили эту структуру, картируя 55 877 галактик в локальной вселенной в рамках проекта, известного как Cosmicflows-4. «Мы этого не искали», — объясняет Талли. «Оно настолько огромно, что доходит до краев того сектора неба, который мы анализировали». Однако сама структура была ранее обнаружена Марет Эйнасто и ее коллегами в 2016 году, как сообщается в журнале Astronomy & Astrophysicals .

Планируя расположение галактик, Талли и его коллеги не могли не заметить, как гигантская сфера приобрела форму. Повсюду вокруг сферы астрономы видели знакомые структуры, ранее обнаруженные в других исследованиях неба, такие как Великая стена Слоана, Великая стена Центра астрофизики и Великая стена Геркулеса-Северной Короны . Каждая из этих стен сама состоит из скоплений сотен или тысяч галактик.

«Это был потрясающий процесс — построить эту карту и увидеть, как устроена гигантская оболочка. . . состоит из элементов, которые в прошлом считались одними из крупнейших структур Вселенной», — говорит картограф Даниэль Помаред (Университет Париж-Сакле).

Масштабы этого явления поистине грандиозны: галактические стены, составляющие сферу, сами имеют длину в миллионы или даже миллиарды световых лет. Между тем, внутренняя часть сферы разрежена и содержит Пустоту Волопаса. Только в самом центре количество галактик снова увеличивается благодаря скоплению галактик, известному как сверхскопление Волопаса.

Вся сфера находится примерно в 820 миллионах световых лет от нас, далеко за пределами сверхскопления Ланиакеа , которое включает в себя Галактику Млечный Путь, а также всю Местную группу, частью которой мы являемся. (Команда Талли обнаружила Ланиакею в 2014 году .)

Астрономы работали в сотрудничестве с профессором гавайского языка Ларри Кимурой (Гавайский университет) и Каиу Кимурой, директором Центра посетителей Имилоа, чтобы назвать гигантскую галактическую сферу Хо’олейлана. Это слово происходит от строки песнопения творения Кумулипо : «Хоолейлей ка лана а ка Пуулиули», что означает «Из глубокой тьмы доносится ропот пробуждения». Хо’олейлана происходит от этого пения и означает «посланный ропот пробуждения».

ПРОИСХОЖДЕНИЕ СФЕРЫ

Строительными блоками Хо’олейланы являются галактики, которые, в свою очередь, группируются в скопления и сверхскопления. Каждая отдельная галактика покрыта темной материей, а темная материя управляет более крупными группами посредством гравитации. Так что, возможно, сфера просто выросла в результате гравитационного смешения материи. Эти взаимодействия со временем превратили галактики в космическую пену, в которой галактики имеют тенденцию лежать вдоль стенок и нитей, очерчивающих большие области преимущественно пустого пространства, известные как пустоты. Возможно, галактическая сфера является просто естественным результатом этого процесса.

Однако у Талли и его коллег есть альтернативное предложение, опубликованное в Astrophysical Journal . Они полагают, что эта сферическая структура может быть отголоском огромных волн давления, прокатившихся по ранней Вселенной. Эти волны, известные как барионные акустические колебания, возникли потому, что ранняя Вселенная была заполнена плотной горячей плазмой, мало чем отличавшейся от недр Солнца. Гравитация стягивала плазму в более плотные области, но фотоны, захваченные материей, пытались ее раздвинуть. В результате получился плещущийся первобытный суп.

В конце концов ионы и электроны плазмы объединились, образовав нейтральный газ, освободив фотоны, которые могли летать своим веселым путем. Но последствия выплескивания остались. Когда газ сжимался, образуя звезды и галактики, волны оставляли своего рода узор, подобный ряби на пруду, который затем расширялся вместе со Вселенной в течение космического времени. Команда Талли считает, что Хо’олейлана может быть одной из этих ряби, застывшей в космосе.

Представление художника о барионных акустических колебаниях (БАО), тенденции галактик и другой материи группироваться на характерных расстояниях друг от друга. Эта тенденция возникла из-за волн плотности, проходящих через плазму ранней Вселенной. Поскольку предыдущие обнаружения БАО носили статистический характер, эту концепцию трудно проиллюстрировать, и кластеризация на этой иллюстрации сильно преувеличена.
Зося Ростомян / Национальная лаборатория Лоуренса Беркли)

---

Новообретенное космическое расположение галактик бросает вызов фундаментальным представлениям о природе нашей Вселенной.

Астрономы, составившие карты точных расстояний до десятков тысяч галактик, обнаружили любопытную космическую структуру. Тысячи галактик расположены вдоль сферической оболочки, охватывающей 1 миллиард световых лет. Одного размера достаточно, чтобы бросить вызов фундаментальным представлениям о Вселенной.

Брент Талли (Гавайский университет) и его коллеги посетили эту структуру, картируя 55 877 галактик в локальной вселенной в рамках проекта, известного как Cosmicflows-4. «Мы этого не искали», — объясняет Талли. «Оно настолько огромно, что доходит до краев того сектора неба, который мы анализировали». Однако сама структура была ранее обнаружена Марет Эйнасто и ее коллегами в 2016 году, как сообщается в журнале Astronomy & Astrophysicals .

Планируя расположение галактик, Талли и его коллеги не могли не заметить, как гигантская сфера приобрела форму. Повсюду вокруг сферы астрономы видели знакомые структуры, ранее обнаруженные в других исследованиях неба, такие как Великая стена Слоана, Великая стена Центра астрофизики и Великая стена Геркулеса-Северной Короны . Каждая из этих стен сама состоит из скоплений сотен или тысяч галактик.

«Это был потрясающий процесс — построить эту карту и увидеть, как устроена гигантская оболочка. . . состоит из элементов, которые в прошлом считались одними из крупнейших структур Вселенной», — говорит картограф Даниэль Помаред (Университет Париж-Сакле).

Масштабы этого явления поистине грандиозны: галактические стены, составляющие сферу, сами имеют длину в миллионы или даже миллиарды световых лет. Между тем, внутренняя часть сферы разрежена и содержит Пустоту Волопаса. Только в самом центре количество галактик снова увеличивается благодаря скоплению галактик, известному как сверхскопление Волопаса.

Вся сфера находится примерно в 820 миллионах световых лет от нас, далеко за пределами сверхскопления Ланиакеа , которое включает в себя Галактику Млечный Путь, а также всю Местную группу, частью которой мы являемся. (Команда Талли обнаружила Ланиакею в 2014 году .)

Исследуйте сферу с помощью этой 3D-визуализации:

Космография Хо’олейланы, автор Даниэль Помаред на Sketchfab

Астрономы работали в сотрудничестве с профессором гавайского языка Ларри Кимурой (Гавайский университет) и Каиу Кимурой, директором Центра посетителей Имилоа, чтобы назвать гигантскую галактическую сферу Хо’олейлана. Это слово происходит от строки песнопения творения Кумулипо : «Хоолейлей ка лана а ка Пуулиули», что означает «Из глубокой тьмы доносится ропот пробуждения». Хо’олейлана происходит от этого пения и означает «посланный ропот пробуждения».

ПРОИСХОЖДЕНИЕ СФЕРЫ

Строительными блоками Хо’олейланы являются галактики, которые, в свою очередь, группируются в скопления и сверхскопления. Каждая отдельная галактика покрыта темной материей, а темная материя управляет более крупными группами посредством гравитации. Так что, возможно, сфера просто выросла в результате гравитационного смешения материи. Эти взаимодействия со временем превратили галактики в космическую пену, в которой галактики имеют тенденцию лежать вдоль стенок и нитей, очерчивающих большие области преимущественно пустого пространства, известные как пустоты. Возможно, галактическая сфера является просто естественным результатом этого процесса.

Однако у Талли и его коллег есть альтернативное предложение, опубликованное в Astrophysical Journal . Они полагают, что эта сферическая структура может быть отголоском огромных волн давления, прокатившихся по ранней Вселенной. Эти волны, известные как барионные акустические колебания, возникли потому, что ранняя Вселенная была заполнена плотной горячей плазмой, мало чем отличавшейся от недр Солнца. Гравитация стягивала плазму в более плотные области, но фотоны, захваченные материей, пытались ее раздвинуть. В результате получился плещущийся первобытный суп.

В конце концов ионы и электроны плазмы объединились, образовав нейтральный газ, освободив фотоны, которые могли летать своим веселым путем. Но последствия выплескивания остались. Когда газ сжимался, образуя звезды и галактики, волны оставляли своего рода узор, подобный ряби на пруду, который затем расширялся вместе со Вселенной в течение космического времени. Команда Талли считает, что Хо’олейлана может быть одной из этих ряби, застывшей в космосе.

Однако не все согласны с этим выводом. Представьте себе, что вы рассыпаете камешки в пруд — образующаяся рябь будет накладываться друг на друга, так что рябь вокруг капли одного камешка будет трудно, если вообще возможно, различить. Предыдущие исследования нашли доказательства барионных акустических колебаний, но только на статистической основе, изучая огромные популяции галактик.

«Теоретически ожидалось, что повышение плотности в отдельных BAO будет слишком слабым, чтобы его можно было зарегистрировать», — признает Талли.

Талли и его коллеги утверждают, что единственный способ различить такую ​​рябь — это если бы масса в центре ряби была исключительно плотной, как если бы можно было бросить большой камень в пруд, в противном случае пронизанный галькой. «Сначала мы идентифицировали оболочку Хо’олейланы, не задумываясь о том, что может быть в центре», — говорит Талли. «Было приятно обнаружить там богатое сверхскопление».

Будущая проверка сценария БАО может заключаться в том, чтобы увидеть, действительно ли это сверхскопление содержит достаточно массы, чтобы вызвать собственную пульсацию.

Если сфера возникла в результате первобытного выплеска, то с помощью нескольких математических уравнений астрономы могут напрямую связать ширину сферы с текущей скоростью расширения Вселенной. Сфера неожиданно велика, примерно на 10% больше, чем БАО, обнаруженные в статистических исследованиях. В результате команда Талли обнаружила, что текущая скорость расширения Вселенной довольно высока.

(Для тех, кто интересуется цифрами: найденная ими постоянная Хаббла составляет 76,9 километров в секунду на мегапарсек, но возможные значения варьируются от 72,1 до 85,1 км/с/Мпк. Другие исследования обнаружили значения от 68 до 73 км/с/Мпк . .)

За последнее десятилетие или около того были проведены десятки измерений постоянной Хаббла, показанных здесь в совокупности. (Обратите внимание, что это не исчерпывающее представление.) Если Хо’олейлана на самом деле является БАО, то измеренная по ней постоянная Хаббла больше, чем в большинстве предыдущих измерений.
Вивьен Бонвен / Команда HOLiCOW

Независимо от происхождения Хо’олейланы, ее огромные размеры бросают вызов фундаментальному представлению о том, как устроена Вселенная. Хотя мы ожидаем наличие гравитационно организованной структуры в масштабах до 500 миллионов световых лет в поперечнике, астрономы полагают, что в более крупных масштабах Вселенная должна начать становиться относительно гладкой. То есть, когда вы медленно уменьшаете масштаб карты галактик, вы сначала различаете группы, пузыри и пустоты, но затем все начинает сливаться воедино.

Хо’олейлана шириной в 1 миллиард световых лет выдвигает понятие однородности на более крупные масштабы, говорит Талли: «Такие данные, как Хо’олейлана, действительно предполагают, что масштаб для достижения однородности больше».