一項來自中蘭開夏大學的新研究表明,在92億光年外,天文學家發現了一個「大得不可能存在」的巨型宇宙結構,根據研究人員的介紹,這個結構由大量的星系以及星系團組成,在天空中位於牧夫座附近,其形狀在整體上呈現為一個幾乎完美的環狀結構,所以它也被命名為「大環」(Big Ring)。
觀測數據表明,「大環」的直徑大約為13億光年,即使隔著92億光年,它也顯得非常巨大,有多大呢?這樣說吧,假如在地球上的我們能夠用肉眼直接看到它,那麼它在我們眼中的大小,就大概是滿月的15倍。
「大環」的發現,離不開「類星體」的幫助,簡單來講,「類星體」是宇宙中的一種特別亮的天體,天文學家普遍認為,它們應該是星系中心吸積的活躍星系核,在其中心區域存在著超大質量黑洞,這些黑洞會大量吞噬附近的物質,並因此釋放出異常強大的電磁輻射。
「類星體」通常都距離我們非常遙遠,動不動就是幾十億甚至上百億光年,而即使隔著如此遙遠的距離,它們的亮度依然與我們在銀河系中觀測到的恆星一樣明亮(甚至更亮)。
迄今為止,人類已發現的「類星體」數量已達上百萬個,它們廣泛地分布在遙遠的宇宙深處,正是在這些「類星體」的「照耀」之下,天文學家才可以仔細分析那些遙遠星系的分布,進而發現了「大環」這個巨型宇宙結構。
(橫軸與縱軸的單位均為百萬光年,背景小點表示「類星體」,灰色區域表示星系密集的區域,可以看到,「大環」的中心位於橫軸上接近0的位置,其跨度大約為-650到+650,也就是13億光年)
進一步分析表明,「大環」的真實外觀應該是螺旋形的,天文學家將其形容為「就像是一個開瓶器上的螺旋結構一樣」,只不過由於它與我們所在的方向正面對齊,因此在我們看來,它才呈現為一個幾乎完美的環狀結構。
該研究的主要研究者,天文學家亞歷克西婭·洛佩茲(Alexia Lopez)指出,之所以說「大環」是大得不可能存在的宇宙巨型結構,是因為它的尺寸已經超過了理論上所能允許的極限,根據宇宙學原理,在足夠大的尺度上,宇宙中的物質分布是均勻的,儘管在宇宙演化過程中,恆星和星系的分布會出現一些隨機的變化,但它們構成的最大結構,其跨度都不可能超過12億光年。
但這還沒完,要知道2021年的時候,天文學家在「大環」所在天區的附近,還發現了一個巨型宇宙結構,這個結構同樣也是由大量的星系以及星系團組成,它的形狀在整體上呈現為一個弧形,所以它也被稱為「巨弧」(Giant Arc)。
觀測數據表明,「巨弧」的跨度比「大環」更大,達到了大約33億光年,大概占到了可觀測宇宙半徑的7%(可觀測宇宙半徑約為465億光年)。
更重要的是,除了與「大環」在天區中離得很近以外,「巨弧」與我們的距離也和「大環」一樣,都是大約92億光年,在此基礎上,再加上它們獨特的形狀,就令天文學家就提出了一個大膽的推測,即:「巨弧」和「大環」有可能同屬一個規模更加巨大的超級結構,也就是說,我們可能只是看到了這個超級結構的一小部分。
(「巨弧」和「大環」在天空中的實際位置)
當然了,在沒有足夠的觀測數據對其證實之前,這也只能說是一種推測,但可以想像的是,如果該推測得到後續研究的證實,那這個超級結構就更是「大得不可能存在」,在這樣的情況下,人類的宇宙學也將因此而被改寫。
就目前的情況來看,儘管天文學家對這種巨型宇宙結構的形成機制提出了多種解釋,如重子聲學振蕩的殘留、宇宙弦的拓撲缺陷等等,甚至還提到了「共形循環宇宙學」,但這些解釋都沒得到普遍的認同。
歷克西婭·洛佩茲表示:「以我們目前對宇宙的理解,無論是「巨弧」還是「大環」,都很不容易解釋,它們的超大尺寸、獨特的形狀以及宇宙宏觀尺度上的接近,肯定在告訴我們一些重要的事情,但我們目前還不清楚到底是什麼。」