Hercules–Corona Borealis Nagy Fal: a világegyetem legnagyobb szuperstruktúrája
Hercules–Corona Borealis Nagy Fal: a világegyetem legnagyobb szuperstruktúrája — 10 milliárd fényév hosszú galaxiscsoport, gamma-kitörések alapján feltárt óriási kozmikus szerkezet.
A Hercules-Corona Borealis Nagy Fal a világegyetem eddig ismert egyik, ha nem a legnagyobb szuperstruktúrája. Ez a hatalmas galaxiscsoport egy óriási, lapszerű mintázatot alkot az égbolton, és jelenlegi becslések szerint körülbelül 10 milliárd fényév hosszú, 7,2 milliárd fényév széles és majdnem 1 milliárd fényév vastag. A szerkezet nagyjából 10 milliárd fényévre található a Herkules és a Corona Borealis csillagképekben, innen ered a neve.
Felfedezés és a módszer
A szerkezet felfedezése 2013 novemberében vált ismertté, amikor 1997 és 2012 közötti gammakitörés-adatokat elemeztek. A gammakitörések (GRB-k) távoli, hatalmas energiájú robbanások, amelyek a világegyetem legerősebb fényességű eseményei közé tartoznak: egy tipikus kitörés rövid idő alatt több energiát szabadíthat fel, mint a Nap egész, 10 milliárd éves élete során. A GRB-k ritkák — egy átlagos galaxisban csak néhány millió évente fordul elő egy ilyen esemény —, és jellemzően nagyon nagy tömegű csillagok halálakor képződnek, ezért előfordulásuk nyomán a csillag- és anyagtelítettségre lehet következtetni.
A felfedezés során a Swift és a Fermi műholdak, valamint korábbi GRB-észlelések adatait használták fel: a feltérképezett kitörések között 14 darab mutatott nagyon hasonló vöröseltolódást és egymáshoz viszonylag kis látszó iránybeli távolságot. Ebből a klaszterből észlelve a szerkezet kiterjedését, a kutatók egy körülbelül 10 milliárd fényév átmérőjű struktúrát írtak le a jelenség forrásának.
Méretek és összehasonlítások
Összehasonlításképpen: a Tejútrendszer átmérője csak nagyjából 100 000 fényév, a Tejútrendszer és az Androméda-galaxis közti távolság 2,5 millió fényév körüli. A korábban ismert legnagyobb struktúrák közé tartozik a Huge-LQG (Hatalmas Nagy Kvazárcsoport), amelyet körülbelül 4 milliárd fényév hosszúnak becsültek. A Hercules–Corona Borealis Nagy Fal tehát léptékben jóval meghaladja ezeket.
Kozmológiai jelentőség és viták
A felfedezés azért keltett nagy érdeklődést, mert látszólag ellentmond a Albert Einstein mellett általánosan elfogadott kozmológiai elvnek. A kozmológiai elv szerint nagy méretek felett (gyakran említett határ: körülbelül 250–300 millió fényév) a világegyetem homogénnek és izotrópnak tekinthető: különböző irányok nagyobb léptékben hasonló eloszlást mutatnak. Ha valóban létezik több milliárd fényév hosszú, koherens anyagsűrűség-szabályozású struktúra, az vagy a jelenlegi elméleti keretek finomítását, vagy a megfigyelések újraértékelését igényelné.
Fontos kiemelni, hogy a felfedezés statisztikai és megfigyelési bizonytalanságokkal terhelt. A GRB-minták száma viszonylag kicsi, és a GRB-k detektálhatósága különböző érzékenységű műszerektől, égboltborítottságtól és kiválasztási hatásoktól függ. Több követővizsgálat is rámutatott: a klaszter jelensége részben statisztikai kiugrás vagy megfigyelési torzítás következménye lehet. Más kutatók viszont azt állítják, hogy a csoportosulás szignifikáns, és ha ez így van, komoly következményekkel járhat a struktúra-képződés elméleteire és a korai univerzum dinamikájára nézve.
Mit jelentene, ha valós a szerkezet?
- Elméleti nehézségek: a jelenlegi kozmológiai modellek (beleértve a hideg sötét anyag alapú hierarchikus szerkezetképződést) nehezen magyarázzák meg, hogyan alakult volna ki ilyen méretű, koherens struktúra a világegyetem fennállásának ideje alatt.
- Kozmológiai elv újraértékelése: ha több hasonló nagyságrendű struktúrát találnának, kiszerveződne a homogenitás azon skálája, amelyet ma elfogadunk, és ez hatással lenne a nagy léptékű kozmológiai modellekre.
- Következmények a megfigyelési kozmológiára: a galaxisszámlálások, kvazárklaszterek és GRB-eloszlások további, részletes térbeli elemzésére lenne szükség.
Következő lépések és jelenlegi állás
A kérdés jelenleg nyitott. Több kutató is hangsúlyozza, hogy több, jobb minőségű megfigyelés és nagyobb minták szükségesek: több GRB vöröseltolódásának pontos mérése, nagy térfelületű galaxistérképek és jövőbeli nagy felbontású felmérések (például DESI, Euclid, Rubin Observatory/LSST adatai) segíthetnek eldönteni, hogy a Hercules–Corona Borealis Nagy Fal valódi, koherens struktúra-e, vagy a jelenlegi adathalmaz fényében fellépő kiugró statisztikai jelenség vagy megfigyelési torzítás.
A szerkezet korai fázisban, körülbelül 10 milliárd fényévre van tőlünk, ezért a megfigyelt állapota a világegyetem fiatalabb korszakára vonatkozik. Emiatt is nehéz megmagyarázni kialakulását a jelenlegi modellekkel: a cikkekben idézett probléma összefoglalója szerint a 13,8 milliárd éves univerzum túl rövid ahhoz, hogy egy 10 milliárd fényév hosszú óriási struktúra kialakulhasson. Még a felfedezők egyike, Horváth István is elismerte, hogy a kialakulás mechanizmusa nem egyértelmű, és a kérdés továbbra is intenzív kutatás tárgya.
Összefoglalva: a Hercules–Corona Borealis Nagy Fal leírása izgalmas és provokatív eredmény, amely újraértelmezésre készteti a kozmológiai megfigyelések és modellek egy részét — ugyanakkor a bizonyítékok értelmezése még vitatott, és további, nagyobb mintákon alapuló vizsgálatok szükségesek a végleges következtetések levonásához.
A MACS J0717.5+3745 nevű masszív galaxishalmaz, amely hasonló lehet a Hercules-Corona Borealis Nagy Falhoz.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a Herkules-Corona Borealis nagy fal?
V: A Hercules-Corona Borealis Nagy Fal a világegyetem legnagyobb ismert felépítménye. Ez egy hatalmas galaxiscsoport, amely egy óriási lemezszerű mintázatot alkot, amely körülbelül 10 milliárd fényév hosszú, 7,2 milliárd fényév széles és majdnem 1 milliárd fényév vastag.
K: Hogyan fedezték fel?
V: A Hercules-Corona Borealis nagy falat 2013 novemberében fedezték fel gammakitörések feltérképezésével. Ezek távoli, nagy tömegű csillagok nagyon fényes robbanásai, amelyek kevesebb mint egy tizedmásodperc alatt több energiát szabadítanak fel, mint a Nap egész 10 milliárd éves élete során. A gammakitörések nagyon ritkák, de segítségével nyomon követhető, hogy van-e egy galaxis vagy egy nagy anyagcsoport az adott irányban. A csillagászok 1997 és 2012 között a Swift és a Fermi robotműholdakkal térképezték fel ezeket a kitöréseket, és valami érdekeset figyeltek meg: 14 gammakitörés nagyon hasonló vöröseltolódást mutatott, és közel volt egymáshoz, ami arra utal, hogy egy nagy galaxis- és anyagcsoport van abban a régióban.
K: Hogyan hasonlítható ez a struktúra más struktúrákhoz?
V: A Hatalmas Nagy Kvazárcsoport (az előző legnagyobb struktúra) 4 milliárd fényév hosszú, míg a Tejútrendszer csak 200 000 fényév, és a Tejútrendszer és az Androméda-galaxis távolsága csak 2,5 millió fényév. Ez a struktúra azonban 10 milliárd fényév hosszú, így 8-szor nagyobb, mint bármely más ismert struktúra.
K: Milyen elméletnek mond ez ellent?
V: Ez a felfedezés ellentmond Albert Einstein kozmológiai elvének, amely szerint a világegyetem két régiója akkor is hasonlónak fog tűnni, ha messze vannak egymástól, amíg ezek a régiók 250-300 millió fényévnél nagyobb méretűek - a struktúrák maximális mérete ennek alapján 1,2 milliárd fényév körül lehet -, ez a struktúra azonban túllépi ezt a határt, mivel a vártnál 8-szor nagyobb, ami ellentmond Einstein elméletének.
K: Miért marad még mindig rejtély a létezése?
V: A létezése azért marad rejtélyes, mert 3,8 milliárd év alatt alakult ki, mivel a kialakulása hosszabb időt vett volna igénybe, tekintve a méretét - 10 milliárd fényév - ahhoz képest, hogy a világegyetem 13,8 milliárd évvel ezelőtt kezdődött, amikor a fényei éppen csak elkezdtek közeledni hozzánk .
K: Milyen elképzelés szerint a Big Bang hamisnak bizonyulhat ennek a hihetetlen kozmikus struktúrának köszönhetően?
V: Egyesek szerint a Big Bang hamisnak bizonyulhat ennek a hihetetlen kozmikus struktúrának az eredményeként, mivel 3,8 milliárd év alatt alakult ki, mivel a kialakulása hosszabb időt vett igénybe, tekintve a méretét, mint amikor a világegyetem 13,8 milliárd évvel ezelőtt kezdődött, amikor a fényei csak most kezdtek el közeledni hozzánk.
Keres