«Μεγάλος Δακτύλιος» και «Γιγάντιο Τόξο» εναντίον Κοσμολογικής Αρχής

Πριν από δυο χρόνια είχε ανακαλυφθεί μια τεράστια δομή γαλαξιών σε σχήμα τόξου με εύρος 3,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Χτες, στην 243η συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας (AAS) στη Νέα Ορλεάνη, ανακοινώθηκε η ανακάλυψη μιας νέας μεγάλης δομής γαλαξιών σε σχήμα δακτυλίου, με εύρος 1,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός.

Σύμφωνα με την κοσμολογική αρχή, τον ακρογωνιαίο λίθο της σύγχρονης Κοσμολογίας, το σύμπαν όσον αφορά την κατανομή της ύλης σε μεγάλες κλίμακες είναι ομοιογενές (φαίνεται το ίδιο σε κάθε σημείο) και ισότροπο (φαίνεται το ίδιο προς όλες τις κατευθύνσεις). Αυτό βέβαια δεν σημαίνει ότι το σύμπαν εμφανίζει τέλεια ομοιογένεια και ισοτροπία.

 Το κοντινό σύμπαν ως προς τα άστρα και τους γαλαξίες είναι εξαιρετικά ανομοιογενές, σε σχέση με το ομαλά κατανεμημένο «ρευστό» σταθερής πυκνότητας που θεωρούμε όταν εξετάζουμε την εξέλιξη του σύμπαντος ως σύνολο. Επιπλέον, σε μεγαλύτερες κλίμακες φαίνεται ότι οι γαλαξίες δεν κατανέμονται ομοιόμορφα στον χώρο, αλλά έχουν την τάση να σχηματίζουν σμήνη και να διατάσσονται σε τεράστιες δομές με μεγάλα κενά μεταξύ τους. Η σμηνοποίηση των γαλαξιών και οι δομές μεγάλης κλίμακας αποτελούν έναν ερευνητικό τομέα της σύγχρονης κοσμολογίας που συνδέεται με την μυστηριώδη σκοτεινή ύλη.

 Η μεγαλύτερη δομή που έχουν εντοπίσει οι αστρονόμοι είναι ένα υπερσμήνος γαλαξιών που ονομάζεται Μέγα Τείχος Ηρακλή – Βόρειου Στέφανου (Hercules-Corona Borealis Great Wall), με εύρος περίπου 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός – συγκριτικά, το παρατηρήσιμο σύμπαν έχει διάμετρο περίπου 93 δισεκατομμύρια έτη φωτός). Ανακαλύφθηκαν κι άλλες τέτοιες, αλλά μικρότερες δομές, όπως για παράδειγμα, το Μέγα Τείχος του Sloan, με εύρος περίπου 1,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός ή το Τείχος του Νότιου Πόλου, με εύρος 1,4 δισεκατομύρια έτη φωτός.

 Μια νέα δομή μεγάλης κλίμακας στο σύμπαν ανακαλύφθηκε από την Alexia Lopez, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο του Κεντρικού Lancashire (UCLan). Πρόκειται για έναν τεράστιο δακτύλιο γαλαξιών με διάμετρο 1,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός, που απέχει 9,2 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Δεν είναι ορατός δια γυμνού οφθαλμού, αλλά αν ήταν ορατός θα είχε περίπου 15 φορές το μέγεθος της Σελήνης. Οι αστρονόμοι τον ονόμασαν Μεγάλο Δακτύλιο.

Η ίδια φοιτήτρια πριν δύο χρόνια είχε ανακαλύψει το Γιγάντιο Τόξο – μια ακόμα μεγαλύτερη δομή γαλαξιών με εύρος 3,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός.

 Ενώ ο Μεγάλος Δακτύλιος φαίνεται ως ένας σχεδόν τέλειος δακτύλιος στον ουρανό, η ανάλυση δείχνει ότι έχει μάλλον σχήμα σπειρώματος – κάτι σαν τιρμπουσόν – με το μπροστινό μέρος του στραμμένο προς την Γη.

 Το Καθιερωμένο Πρότυπο της Κοσμολογίας βασίζεται στην κοσμολογική αρχή, θεωρώντας την δομή του σύμπαντός μας ισότροπη και ομοιογενή στις μεγαλύτερες κλίμακες. Έτσι, η επιβεβαίωση της ομοιογένειας είναι επιτακτική. Σήμερα θεωρούμε ότι η κλίμακα της ομοιογένειας είναι περίπου 1,2 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Ο Μεγάλος Δακτύλιος (και το Γιγάντιο Τόξο) της Lopez, με εύρος 1,3 και 3,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός, αντίστοιχα, ξεπερνούν το όριο της ομοιογένειας. Ωστόσο, δεν είναι σαφές αν αυτό αποτελεί ένδειξη μεγαλύτερης τάσης στη κατανομή δομών μεγάλης κλίμακας.

 Οι αστρονόμοι (προς το παρόν) δεν γνωρίζουν κάποιον μηχανισμό που θα μπορούσε να παράγει τις δομές του Μεγάλου Δακτυλίου και του κοντινού του Γιγαντιαίου Τόξου. Ίσως ο Μεγάλος Δακτύλιος να σχετίζεται με τις Βαρυονικές Ακουστικές Ταλαντώσεις (BAOs). Τα BAOs προκύπτουν από κύματα ύλης στο αρχέγονο σύμπαν και σήμερα θα πρέπει να εμφανίζονται, στατιστικά τουλάχιστον, ως σφαιρικά κελύφη στη διάταξη των γαλαξιών. Όμως ο Μεγάλος Δακτύλιος είναι πολύ μεγάλος και δεν είναι σφαιρικός.

 Αν οι δομές μεγάλης κλίμακας αποδεικνύουν ότι η σημερινή Κοσμολογία είναι ανεπαρκής, τότε υπάρχουν ορισμένες υποδείξεις για την βελτίωσή της. Μία πρόταση είναι οι κοσμικές χορδές – νηματοειδείς «τοπολογικές ατέλειες» τεραστίων διαστάσεων – που θα μπορούσαν να είχαν δημιουργηθεί στο αρχέγονο σύμπαν. Σύμφωνα με τον νομπελίστα Jim Peebles, οι κοσμικές χορδές θα μπορούσαν να παίζουν κάποιο ρόλο στην προέλευση των δομών μεγάλης κλίμακας. Μια άλλη πρόταση είναι η «σύμμορφη κυκλική κοσμολογία» που διατυπώθηκε από τον νομπελίστα Sir Roger Penrose, σύμφωνα με την οποία ζούμε σε έναν άπειρο κύκλο των συμπάντων, με αποτέλεσμα τη δημιουργία κυκλικών δομών.

Το άρθρο είναι από τον ιστoτόπο Physicsgg.me