天文学家发现“大得不可能存在”的巨大宇宙结构

天文学家发现了一个巨大的宇宙结构，它大到有可能破坏我们对宇宙的整体认识。大环的半径约占整个可观测宇宙半径的 3%，它本身可能是一个更大结构的一部分。大环（Big Ring）这个轻描淡写的名字是一个由星系和星系团组成的几乎完美的圆形星系群，直径约 13 亿光年，周长约 40 亿光年。如果肉眼可见，它的大小相当于夜空中 15 个满月。



星系细丝的艺术家印象图，星系细丝被认为是宇宙中可能存在的最大结构之一 美国国家航空航天局/戈达德太空飞行中心和国家超级计算应用中心高级可视化实验用"难以置信"来形容它有多么巨大都不为过。星系超星系团通常是宇宙中最大的相对常见的结构，宽度超过一亿光年。它们可以连接成长达几亿光年的细丝，形成宇宙网的一部分。

大环不仅比这些结构大，而且比任何结构都要大。根据宇宙学原理（物理宇宙学的一个基本部分），对于宇宙中任何地方的任何观察者来说，宇宙在所有方向上都应该是均匀一致的。当然，恒星和星系的分布存在随机变化，但在最大尺度上，它们都融合在一起，形成像静态一样的同质模式。宇宙学原理为任何结构的大小设定了 12 亿光年的上限--大环公然无视这一限制。再打个比方，你电视上的静电几乎不可能排列成蒙娜丽莎的大图像。

如果这只是一个一次性的发现，那么我们很可能会把大环视为一个异常现象或一个错误。但它并不是唯一一个"不可能"的巨型结构，甚至也不是最大的。两年前，同样是这位天文学家，中央兰开夏大学的亚历克西娅-洛佩兹（Alexia Lopez），发现了一个长达33亿光年的新月形结构，被称为"巨弧"（Giant Arc）。2015 年，其他科学家发现了直径达到惊人的 56 亿光年的巨型 GRB 环。此外，还有海格力斯-北冕长城（Hercules-Corona Borealis Great Wall），这是一条绵延 100 亿光年的星系丝线，令人难以理解（不过其作为单一结构的地位还有待商榷）。


大环用蓝色标出，巨弧用红色标出 中央兰开夏大学/背景： Stellarium

更奇怪的是，大环和巨弧是在同一区域的天空中被发现的，而且距离差不多--距离地球 92 亿光年。研究小组说，这两个天体有可能实际上是一个更大结构的一部分。

洛佩兹说："根据目前的宇宙学理论，我们认为这种规模的结构是不可能存在的。我们认为在所有可观测到的宇宙中可能只有一个超大型结构。然而，大环和巨弧是两个巨大的结构，甚至是宇宙学上的邻居，这非常令人着迷。"



近年来，宇宙学原理屡遭质疑，科学家们可能需要研究更离奇的模型。这些巨型结构可能是由被称为宇宙弦的一维缺陷产生的。或者，它们可能是罗杰-彭罗斯（Roger Penrose）的共形循环宇宙学（CCC）模型的副产品，该模型基本上认为我们的宇宙是无限链条中的一环，一个宇宙的坍缩产生了大爆炸，从而诞生了下一个宇宙。

毫无疑问，天文学家将继续寻找更多这样的巨大结构，以帮助解开这个最大的谜团。

这项研究在 1 月 10 日举行的美国天文学会（AAS）第 243 次会议上发表。