Obrovský prstenec galaxií je výzvou pro naši současnou představu o vesmíru

Struktura však není vidět pouhým okem. Je opravdu hodně vzdálená a identifikace všech galaxií, které ji tvoří, zabrala spoustu času a výpočetního výkonu.

Je zvláštní, že takto velké struktury by podle jednoho z hlavních principů moderní astrofyziky, zvaného kosmologický princip, neměly existovat.

Kosmologický princip říká, že vesmír je v rámci opravdu velkých měřítek (v rozměrech nad cca 400 megaparseků, přičemž 1 parsek je zhruba 3,26 světelného roku) vlastně stejný (jmenovitě homogenní a izotropní), že hmota je v něm rozprostřena prostorově prakticky homogenně a ve všech směrech stejně, netvoří tedy podobně velké struktury, a že žádné místo nebo směr v něm principiálně nejsou jiné než místa a směry druhé.

Tento princip vznikl mj. studiem tzv. reliktního záření, které je opravdu na velkých měřítcích stejnorodé.

Nenechme se mýlit – kosmologický princip není porušován existencí galaxií nebo hvězdokup. Přestože jsou hvězdy, planety a galaxie v našich lidských očích obrovskými shluky hmoty, v kontextu velikosti vesmíru jde o relativně malé útvary, tedy o malé fluktuace hmoty. Teorie opřené o kosmologický princip ale tvrdí, že by se příliš neměly tvořit mnohem větší hmotné struktury, o rozměrech řádově miliardy světelných let a více.

Velký prstenec však není prvním podobným porušením kosmologického principu, což možná naznačuje, že ve vesmírné hře je přítomen ještě minimálně jeden další, dosud neobjevený faktor: další vliv, který působí v rámci vesmíru jako celku.

Podle Dr. Roberta Masseyho, zástupce ředitele britské Královské astronomické společnosti, přibývá důkazů pro nutnost přehodnocení toho, co bylo ještě celkem nedávno jedním z ústředních prvků moderní kosmologie.

„Toto je již sedmá podobně velká struktura objevená ve vesmíru, jejíž existence je v rozporu s myšlenkou, že vesmír je stejnorodý (homogenní a izotropní) v rámci těch největších měřítek ve vesmíru. Pokud jsou tyto struktury skutečné, pak je to rozhodně podnět k zamyšlení pro kosmology a pro naše zavedené úvahy o tom, jak se vesmír vyvíjel během času,“ řekl podle zpravodajské stanice BBC.

Velký prstenec identifikovala Alexia Lopezová, doktorandka působící na University of Central Lancashire (UCLan), která také již před dvěma lety objevila Obří oblouk – strukturu, která má prostorové rozpětí dokonce 3,3 miliardy světelných let. Rozkládá se tedy zhruba na vzdálenosti rovné jedné patnáctině poloměru pozorovatelného vesmíru. A nachází se ve vzdálenosti 9,2 miliardy světelných let od nás.

Na otázku, jaký měla pocit, když tyto objevy učinila, odpověděla: „Je to opravdu neskutečné. Musím se štípnout, protože jsem tyto objevy učinila vlastně náhodou. Ale je to velká věc, nemůžu tomu stále uvěřit.“

„Žádnou z těchto dvou ultra velkých struktur není snadné vysvětlit v rámci našeho současného chápání vesmíru,“ poznamenala.

„A jejich ultra velké rozměry, výrazné tvary a kosmologická propojenost nám jistě musí něco důležitého říkat – ale co přesně?“ dodala.

Jak Velký prstenec, tak Obří oblouk se na naší obloze objevují relativně blízko u sebe, poblíž souhvězdí Pastýře.

Prof. Don Pollacco z katedry fyziky na University of Warwick řekl, že pravděpodobnost, že k něčemu takovému dojde náhodně, je mizivě malá, takže tyto dva objekty spolu spíše mohou kauzálně nebo fyzicky souviset a společně tvořit ještě větší strukturu.

Jsou vidět zhruba ve stejné vzdálenosti, ve stejném kosmickém čase a na obloze jsou od sebe vzdáleny pouhých 12 stupňů. Obě struktury existovaly ve stejné kosmické době, kdy byl vesmír zhruba v polovině svého současného věku.

Otázkou tedy je, jak lze „vyrobit“ tak velké struktury? Podle vědců je neuvěřitelně těžké si představit nějaký mechanismus, který je mohl vytvořit. Snadněji si lze představit, že vidíme jakýsi zvětšený či nafouklý pozůstatek z raného a malého vesmíru, kde se vyskytly jisté vlny nehomogenit hmoty, kde se střídala místa s vysokou a nízkou hustotou a při prudké inflační expanzi vesmíru tyto původně relativně malé struktury jakoby „zamrzly“, až narostly do mezigalaktických rozměrů.

Alexia Lopezová k tomu uvádí následující: „Jednou z možností je, že Velký prstenec by mohl souviset s baryonovými akustickými oscilacemi (BAO). BAO vznikají z oscilací v raném vesmíru a dnes by se měly jevit, alespoň statisticky, jako kulové obaly v uspořádání galaxií. Podrobná analýza Velkého prstence však odhalila, že ve skutečnosti není kompatibilní s vysvětlením BAO: Velký prstenec je příliš velký a není kulový.“

Možná budou zapotřebí jiná vysvětlení, vysvětlení, která se odchylují od toho, co je obecně považováno za standardní chápání v kosmologii. Jednou z možností by mohla být zcela jiná teorie – např. konformní cyklická kosmologie (CCC) – kterou navrhl nositel Nobelovy ceny Sir Roger Penrose. Prsteny ve vesmíru by tak mohly být signálem opakovaných Velkých třesků. (Podle Penroseho žijeme ve vesmíru, který se věčně recykluje tak trochu jinými Velkými třesky, mezi nimž jsou nesmírně dlouhé intervaly.)

Dalším vysvětlením může být účinek procházejících kosmických strun. Kosmické struny jsou vláknité „topologické defekty“ obrovské velikosti, které mohly být vytvořeny v raném vesmíru. Další nositel Nobelovy ceny Jim Peebles nedávno vyslovil hypotézu, že kosmické struny by mohly mít roli ve vzniku některých dalších zvláštností ve velkorozměrové distribuci galaxií.

Existují i další podobně velké struktury, objevené jinými kosmology – jako je např. Sloanova velká zeď, která je dlouhá kolem 1,5 miliardy světelných let, a Stěna Jižního pólu, která se táhne napříč 1,4 miliardy světelných let. Největší celistvou vesmírnou entitou, kterou vědci identifikovali, je superkupa galaxií zvaná Velká zeď Hercules-Corona Borealis, která má šířku asi 10 miliard světelných let.

Zatímco Velký prstenec se na obloze jeví jako téměř dokonalý kruh, analýza od Lopezové naznačuje, že má spíše tvar šroubovice – jako vývrtka – s lícem mířícím směrem k Zemi.

„Velký prstenec a Obří oblouk, jednotlivě i společně, jsou pro nás velkou kosmologickou záhadou, bez které asi plně nepochopíme vesmír a jeho vývoj,“ uzavřela.

Zjištění Alexie Lopezové byla prezentována minulý týden na 243. zasedání Americké astronomické společnosti (AAS) v New Orleans, jak připomíná list The Guardian.