Herkula–Corona Borealis: Visuma lielākā superstruktūra

Uzzini par Herkula–Corona Borealis — Visuma lielāko superstruktūru: 10 miljardu g. gadu siena, atklāšana, kosmoloģiskā nozīme un gamma staru uzliesmojumu loma.

Hercules–Corona Borealis Lielais mūris ir līdz šim apgalvotā lielākā zināmā superstruktūra Visumā. Tā ir milzīga galaktiku un matērijas koncentrācija, kas debesīs veido lokam līdzīgu modeli un izgaismojas galvenokārt caur gamma staru uzliesmojumu (GRB) datiem.

Atklāšana un metodes

Struktūra tika identificēta, kartējot gamma staru eksplozijas — ļoti spožus, īslaicīgus sprādzienus, kas saistīti ar masīvu zvaigžņu sabrukumu vai citu enerģisku procesu. GRB ir izcili tālejoši objekti; tipisks uzliesmojums mazāk nekā sekundes desmitdaļā izdala vairāk enerģijas nekā Saule visas savas aptuvenās 10 miljardu gadu ilgās dzīves laikā. No 1997. līdz 2012. gadam observatorijas, tostarp robotizētie satelīti Swift un Fermi, reģistrēja daudzus GRB un noteica daļai no tiem sarkanā nobīde (redshift), kas ļauj novērtēt to attālumu un telpisko izvietojumu.

Pētnieki pamanīja, ka 14 GRB no šī perioda ir neparasti tuvu gan telpiski, gan sarkanā nobīdes ziņā — tie koncentrējas vienā virzienā debess apgabalā, kas atbilst Herkulesa un Corona Borealis zvaigznājām. No šīm novērotajām GRB atrašanās vietām tika izteikts secinājums par liela izmēra struktūru, kuru iedala kā Hercules–Corona Borealis Great Wall.

Struktūras īpašības

Pēc aprēķiniem, kas balstīti uz GRB izvietojumu un to sarkanajām nobīdēm, šīs hipotētiskās sienas lineārie izmēri ir milzīgi: aptuveni 10 miljardu gaismas gadu garumā, ~7,2 miljardu gaismas gadu platumā un aptuveni 1 miljarda gaismas gadu biezumā. Tā atrodas ļoti lielā attālumā — novērojumi liecina, ka šo objektu gaisma ceļoja aptuveni 10 miljardus gadu, tādējādi mēs to redzam tādu, kāds tas bija pirms ~10 miljardiem gadu.

Salīdzinājumam: Piena ceļš ir aptuveni 100 000 gaismas gadu plats, bet līdz Andromēdai ir ~2,5 miljoni gaismas gadu. Iepriekš plašāk minētās lielās struktūras, piemēram, milzīgā kvazāru grupa (Huge-LQG), ir daudz mazākas — apmēram 4 miljardu gaismas gadu garumā.

Kosmoloģiskās un teorētiskās sekas

Hercules–Corona Borealis Lielās sienas ziņojums izraisīja plašas diskusijas, jo tā izmēri šķietami pārsniedz to, ko paredz kosmoloģiskais princips. Kosmoloģiskais princips, kuru atbalsta plaši pieņemtā Lielā sprādziena (Big Bang) modelis, paredz, ka Visums lielos mērogos (parasti tiek runāts par dažiem simtiem miljonu gaismas gadu un lielākos mērogos) izskatās homogēns un izotrops. Ja pastāv strikti definētas "maksimālās" struktūras robežas, tad teikts, ka tās nedrīkstētu būt daudz lielākas par pāris simtiem miljonu gaismas gadu vai dažus miljardus gaismas gadu atkarībā no interpretācijas.

Ja Hercules–Corona Borealis struktūra tiešām pastāv tādā mērogā, kā apgalvots, tas radītu izaicinājumus kosmoloģiskajam princips un mūsu izpratnei par strukturālām izmaiņām agrīnajā Visumā, jo tas redzams laikā, kad Visumam bija vēl tikai daži miljardu gadu. Pētnieki norāda, ka, ja struktūra veidojusies līdzīgā veidā kā mūsdienu lielās struktūras, tad laika logs līdz tās formēšanai bija ļoti īss, un to būtu grūti izskaidrot ar esošajiem modeļiem.

Kritika, neskaidrības un alternatīvas skaidrojumi

Tomēr šāda apgalvojuma spēks ir ierobežots vairāku iemeslu dēļ:

• GRB ir salīdzinoši reti un to telpiskā sadalījuma kartēšana ir būtiski ierobežota ar mazu paraugu (14 GRB klasterī ir neliels skaits), tāpēc statistiskā ticamība var būt ierobežota.
• Debesu novērojumu segums un sarkanās nobīdes mērījumu pieejamība nav vienmērīgi izkliedēta pa visu debess sfēru — tas var radīt novērojumā selekcijas efektus vai mākslīgas anomālijas.
• Vairāki pētnieciskie darbi un kritiķi ir norādījuši uz iespēju, ka klastera identificēšanā izmantotās metodes (piem., draugu–draugu vai citu klasterizācijas algoritmu parametri) var dot pārmērīgu svaru nejaušām korelācijām.
• Daļa pētnieku apgalvo, ka datu kopa un sarkano nobīžu izkliedējums ļauj izskaidrot novērojumu ar mazāku statistisku nozīmi vai novērojumu selekcijas ietekmi.

Tādējādi šī atklājuma statuss ir pretrunīgs: tas ir interesants un potenciāli nozīmīgs, bet nav vispārēji pieņemts kā neapstrīdams pierādījums par vislielāko superstruktūru.

Nākamie soļi un vecāku novērojumu nozīme

Lai pārliecinoši apstiprinātu vai noliegtu Hercules–Corona Borealis Lielo mūri, ir nepieciešami papildu dati un neatkarīgi pārbaudes veidi:

• vairāk GRB ar precīzām sarkanajām nobīdēm;
• dziļi galaktiku izpētes kartējumi un kvazāru katalogi šajā debess rajonā;
• plašāks debess segums ar vienmērīgāku novērojumu jutību, lai samazinātu selekcijas efektus;
• simulācijas un statistiskas analīzes, kas novērtē, cik bieži nejauša parauga sadalījums var radīt līdzīgu klasteru.

Topošās un esošās misijas un aptaujas — piemēram, lielas platības optiskie un infrasarkanie aptaujas projekti, kā arī turpmākie GRB detektori — var sniegt skaidrāku ainu. Līdz brīdim, kad būs pieejami papildu dati, Hercules–Corona Borealis Lielais mūris paliek par fascinējošu, bet joprojām diskutablu iespēju kosmoloģijā.

Avoti un saistītie pētījumi: atklājēja publikācija (2013) un sekojošās zinātniskās diskusijas, kā arī kritiskie izvērtējumi par GRB paraugu lielumu, novērojumu selekcijas un statistikas metodēm. Pētniecība turpinās, un nākotnes plaša mēroga aptaujas sniegs papildus informāciju par šo potenciālo superstruktūru.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir Herkulesa un Korona Borealis Lielais mūris?

J: Kā tā tika atklāta?

J: Kā šī struktūra ir salīdzināma ar citām struktūrām?

J: Kurai teorijai tas ir pretrunā?

Jautājums: Kāpēc tās eksistence joprojām ir noslēpums?

Jautājums: Kāda ideja liecina, ka Lielais sprādziens varētu izrādīties nepatiess šīs neticamās kosmosa struktūras dēļ?

Meklēt pēc burta