遙遠宇宙中的一個巨大結構正在挑戰我們對宇宙如何演化的理解。
天文學家在經過 69 億年到達我們這裡的光線中發現了一個巨大的、幾乎完美的星系環，直徑約為 13 億光年。它與任何已知的結構或形成機制都不匹配。
大環，正如該結構的命名，可能意味著我們需要修改宇宙學。
這項發現是由中央蘭開夏大學的天文學家亞歷克西婭·洛佩茲領導的，被提出在 1 月份的美國天文學會第 243 次會議上，並發表在宇宙學與天體粒子物理學雜誌。
這是洛佩茲和她的同事發現的第二個巨型結構。第一個，，實際上是在天空的同一部分，在同樣的距離。當 2021 年宣布發現弧形時，天文學家感到困惑。大環只會加深神秘感。
“以我們目前對宇宙的理解，這兩個超大結構都不容易解釋，”洛佩茲一月份說。
“它們的超大尺寸、獨特的形狀和宇宙學上的接近肯定告訴我們一些重要的事情——但到底是什麼？”
最直接的聯繫似乎是與稱為（鮑）。這些是在整個太空中發現的巨大的圓形星系排列。它們實際上是球體，是聲波的化石，在早期宇宙中傳播，然後當空間變得如此分散的聲波無法再傳播時凍結。
大環不是 BAO。 BAO 的大小都是固定的，直徑約為 10 億光年。對大環的徹底檢查表明，它更像是一個開瓶器形狀，排列方式使其看起來像一個環。
這就留下了一個懸而未決的問題：這到底是什麼？這對於宇宙學原理意味著什麼？宇宙學原理指出，在所有方向上，任何給定的空間塊看起來都應該與所有其他空間塊幾乎相同？
“當我們以大尺度觀察宇宙時，我們期望物質均勻地分佈在空間的各處，因此超過一定尺寸時不應該出現明顯的不規則現象，”洛佩茲解釋道。
“宇宙學家計算出當前結構的理論尺寸極限為12億光年，但這兩個結構都要大得多——巨弧幾乎是其三倍，大環的周長與巨弧的長度相當。”
但尺寸只是問題之一。另一個是它對宇宙學的意義，宇宙學是研究宇宙演化的學科。目前的模型是目前最符合我們觀察到的模型，但有一些特徵很難在其框架下解釋。
還提出了其他模型來解決這些特徵。在這樣一種模型下，羅傑·彭羅斯（Roger Penrose）的共形循環宇宙學，其中宇宙經歷了無盡的膨脹週期，環結構是預期的——儘管值得注意的是，共形循環宇宙學已經自身存在重大問題。
另一種可能性是，這些結構是時空結構中的一種拓撲缺陷，稱為。這些被認為就像早期宇宙中時空拉伸時出現的質子寬皺紋，然後凍結到位。
我們還沒有發現太多宇宙弦的物理證據，但理論證據非常有希望。
目前，沒有人確切知道大環和巨弧意味著什麼。它們可能只是天空中旋轉的星系的偶然排列，儘管這種可能性似乎很小。
最好的希望是找到更多這樣的星系排列，它們散佈在整個宇宙中，隱藏在人們的視線中。
“根據當前的宇宙學理論，我們認為這種規模的結構是不可能的，”洛佩茲說。
“我們可以預期在我們所有可觀測的宇宙中可能存在一個非常大的結構。然而，大環和巨弧是兩個巨大的結構，甚至是宇宙學上的鄰居，這是非常令人著迷的。”
研究結果報告於宇宙學與天體粒子物理學雜誌。
本文的早期版本於 2024 年 1 月發布。
