Herkules–Corona Borealis-muren: Universets største superstruktur
Herkules–Corona Borealis-muren: Universets største superstruktur — 10 mia. lysår lang galaksevæg opdaget via gammastråleudbrud, der udfordrer det kosmologiske princip.
Herkules–Corona Borealis-muren (på engelsk "Hercules–Corona Borealis Great Wall") omtales som en af de største påståede superstrukturer i universet. Den blev fremsat som en meget stor koncentration af stof og galakser, der viser sig som en sammenhængende over tæthed i retningen af stjernebillederne Hercules og Corona Borealis, hvoraf navnet stammer.
Opdagelse og hvordan den blev kortlagt
Strukturen blev foreslået i november 2013 på baggrund af analyser af gammastråleudbrud (GRB). Mellem 1997 og 2012 målte satellitterne Swift og Fermi mange sådanne udbrud og bestemte deres positioner og rødforskydninger. Gammastråleudbrud er meget lysende eksplosioner forbundet med sammenfald eller kollaps af meget massive stjerner og er nogle af de mest energirige begivenheder i universet — et enkelt udbrud kan frigive mere energi på en brøkdel af et sekund, end Solen gør i hele sit 10 milliarder år lange liv.
Fordi de progenitorstjerner, der skaber GRB, er meget massive, optræder GRB typisk i områder med rigelig stjernedannelse. Derfor kan GRB bruges som sporere (tracers) for store strukturer i det fjerne univers, selv på meget store afstande, hvor almindelige galakseobservationer er sværere.
Størrelse og placering
Analysen viste, at en gruppe på 14 GRB med lignende rødforskydninger lå tæt sammen på himlen og syntes at definere en meget stor struktur. De angivne mål er omtrent:
- længde: ca. 10 milliarder lysår
- bredde: ca. 7,2 milliarder lysår
- tykkelse: næsten 1 milliard lysår
- afstand: ca. 10 milliarder lysår væk
Til sammenligning er Mælkevejen kun omkring 100.000 lysår i diameter, afstanden til Andromeda ~2,5 millioner lysår, og den tidligere kandidat til største struktur, Huge-LQG (Huge Large Quasar Group), er blevet angivet til ~4 milliarder lysår i udstrækning.
Hvorfor dette vækker opsigt
Opdagelsen vækker debat, fordi en så stor sammenhængende struktur synes at overstige den skala, hvor kosmologer forventer, at universet er homogent. Ifølge den simple fortolkning af det kosmologiske princip — en idé med rødder hos Albert Einstein og efterfølgende kosmologisk teori — bør materien være jævnt fordelt på meget store skalaer. Mange studier angiver en homogenisk grænse på nogle hundrede millioner til en milliarder lysår; hvis en enkelt struktur er otte gange større end denne grænse (som nogle har tolket det), kan det udfordre de gængse teorier om strukturdannelse i det tidlige univers.
Derudover er strukturen observeret i lys, som er udsendt for omkring 10 milliarder år siden. At finde en sammenhængende struktur med en udstrækning på flere milliarder lysår på dette tidspunkt i universets historie rejser spørgsmål om, hvordan tyngdekraften og kosmisk vækst kunne nå at samle så store mængder stof på den tidsskala.
Faglig debat og usikkerheder
Det er vigtigt at understrege, at opdagelsen ikke er endelig bevist, og at fagfællesskabet har reageret kritisk og nøgternt. Nogle centrale pointer i debatten:
- Antallet af anvendte GRB er relativt lille, og statistisk støj kan give indtryk af klynger, selv når der ikke er en fysisk sammenhængende struktur.
- Udvalgseffekter i observationerne (hvordan og hvornår GRB måles, og hvilke rødforskydninger der er bestemmelige) kan biasere resultaterne.
- Andre analysestrategier og større datamængder kan reducere signifikansen af den påståede struktur.
Efter 2013 har flere forskere opfordret til forsigtighed: enten for at genbekræfte resultatet med flere GRB-målinger eller at søge korrelationer i andre datakilder som store galakse- og kvaseundersøgelser. Indtil der foreligger yderligere bekræftelse, er eksistensen og fortolkningen af "muren" stadig åben for diskussion.
Mulige forklaringer, hvis den er reel
Hvis en sådan struktur viser sig at være virkelig, vil den tvinge kosmologer til at revurdere aspekter af strukturdannelse og tidlige variationer i tæthedsfeltet. Mulige forklaringsretninger inkluderer:
- revidering af antagelser om homogenitetsskalaen og hvordan store fluktuationer kan opstå fra primordiale svingninger,
- alternative teoretiske modeller for vækst af struktur (fx variationer i mørkt stof eller tidligt mørkt energi-adfærd),
- eller erkendelse af, at vi ikke fuldt ud forstår udvælgelsen og observationelle bias i de anvendte sporere (GRB).
Hvad kommer nu?
Afklaringen kræver mere data og forskellige metoder. Fremtidige, større undersøgelser af kvaser og galakser (og fortsatte GRB-registreringer) samt nye rummissioner og jordbaserede kartlægninger vil kunne teste hypotesen. Hvis flere uafhængige datasæt viser samme over tæthed, styrkes sagen; hvis ikke, falder opfattelsen af strukturen som en reel fysisk enhed.
Kort sagt: Herkules–Corona Borealis-muren er en fascinerende og potentielt udfordrende observation. Dens påståede størrelse og alder gør den bemærkelsesværdig, men der er betydelig usikkerhed, og spørgsmålet om, hvorvidt den repræsenterer en virkelig kosmisk struktur eller en effekt af begrænsede og støjende data, er endnu ikke afgjort.
En massiv galaksehob ved navn MACS J0717.5+3745, som måske ligner Hercules-Corona Borealis Great Wall.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er den store mur Hercules-Corona Borealis?
A: Hercules-Corona Borealis Great Wall er den største kendte overbygning i universet. Det er en enorm gruppe af galakser, der danner et gigantisk bladlignende mønster, som er ca. 10 milliarder lysår langt, 7,2 milliarder lysår bredt og næsten 1 milliard lysår tykt.
Spørgsmål: Hvordan blev den opdaget?
A: Hercules-Corona Borealis Great Wall blev opdaget i november 2013 ved at kortlægge gammastråleudbrud. Det er meget lysende eksplosioner af fjerne, massive stjerner, som frigiver mere energi på mindre end en tiendedel af et sekund, end Solen vil gøre i hele sit liv på 10 milliarder år. Gammastråleudbrud er meget sjældne, men de kan bruges til at spore, om der findes en galakse eller en stor gruppe af stof i den retning. Astronomer kortlagde disse udbrud mellem 1997 og 2012 med robotsatellitterne Swift og Fermi og bemærkede noget interessant. 14 gammastråleudbrud havde meget ens rødforskydninger og lå tæt på hinanden, hvilket tyder på, at der var en stor gruppe af galakser og stof i det pågældende område.
Spørgsmål: Hvordan kan denne struktur sammenlignes med andre strukturer?
Svar: Den store store kvasargruppe (den tidligere største struktur) er 4 milliarder lysår lang, mens Mælkevejen kun måler 200.000 lysår, og afstanden fra Mælkevejen til Andromeda-galaksen måler kun 2,5 millioner lysår. Denne struktur er imidlertid 10 milliarder lysår lang, hvilket gør den 8 gange større end nogen anden kendt struktur.
Spørgsmål: Hvilken teori modsiger dette?
A: Denne opdagelse er i modstrid med Albert Einsteins kosmologiske princip, som siger, at to regioner i universet vil ligne hinanden, selv om de er langt fra hinanden, så længe disse regioner er større end 250-300 millioner lysår - den maksimale størrelse for strukturer må være omkring 1,2 milliarder lysår baseret på denne betydning - men denne struktur overskrider denne grænse ved at være 8 gange større end forventet, hvilket er i modstrid med Einsteins teori.
Spørgsmål: Hvorfor er dens eksistens stadig et mysterium?
A: Dens eksistens er stadig mystisk, fordi den blev dannet inden for 3,8 milliarder år, da dens dannelse ville have taget længere tid i betragtning af dens størrelse - 10 milliarder lysår - sammenlignet med dengang universet begyndte for 13,8 milliarder år siden, da dens lys lige begyndte at nærme sig os.
Spørgsmål: Hvilken idé tyder på, at Big Bang måske kan blive bevist falsk på grund af denne utrolige kosmiske struktur?
A: Nogle foreslår, at Big Bang kan blive bevist falsk som følge af denne utrolige kosmiske struktur, fordi den blev dannet inden for 3,8 milliarder år, da dens dannelse ville have taget længere tid i betragtning af dens størrelse sammenlignet med den tid, da universet begyndte for 13,8 milliarder år siden, da dets lys lige begyndte at nærme sig os.
Søge