Астрономи откриват най-голямата структура във Вселената и я наричат "Кипу"

Възможно ли е да разберем Вселената, без да разберем най-големите структури, които се намират в нея? По принцип е малко вероятно.

Изключително големите обекти могат да изкривят представата ни за космоса.

Астрономи са открили най-голямата структура във Вселената досега, наречена Кипу по името на измервателната система на инките. Тя съдържа потресаващите 200 квадрилиона слънчеви маси.

Астрономията е дейност, в която изключително големите числа са част от ежедневния дискурс. Но дори и в астрономията 200 квадрилиона е много голямо число, което рядко се среща. И ако изключително голямата маса на Кипу не привлича вниманието, то нейният размер със сигурност го прави. Обектът, наречен суперструктура, е с дължина повече от 400 мегапарсека (Mpc). Това е повече от 1,3 милиарда светлинни години.

Една толкова голяма структура задължително трябва да влияе на заобикалящата я среда, а разбирането на тези ефекти е от решаващо значение за разбирането на космоса. Според новото изследване изучаването на Кипу и неговите събратя може да ни помогне да разберем как еволюират галактиките, да се подобрят космологичните ни модели и да се повиши точността на космологичните измервания.

Изследването, озаглавено "Разкриване на най-големите структури в близката Вселена: Откриване на свръхструктурата Кипу" (Unveiling the largest structures in the nearby Universe: Discovery of the Quipu superstructure) е прието за публикуване в списание Astronomy and Astrophysics. 

"За точното определяне на космологичните параметри е необходимо да разберем влиянието на локалната едромащабна структура на Вселената върху измерванията", пишат авторите на изследването с водещ автор Ханс Борингер (Hans Bohringer) от Института "Макс Планк". "Те включват модификации на космическия микровълнов фон, изкривявания на изображенията на небето от широкомащабни гравитационни лещи и влиянието на широкомащабните поточни движения върху измерванията на константата на Хъбъл."

Свръхструктурите представляват изключително големи структури, които съдържат групи от галактически клъстери и суперклъстери. Те са толкова масивни, че поставят под въпрос разбирането ни за това как е еволюирала нашата Вселена. Някои от тях са толкова масивни, че разбиват представите ни за моделите на космологичната еволюция.

Кипу е най-голямата структура, която някога е откривана във Вселената. Тя и другите четири свръхструктури, открити от изследователите, съдържат 45% от галактическите купове, 30% от галактиките, 25% от материята и
заемат обемна част от 13 %.

Изображението по-долу помага да се обясни защо са я нарекли Кипу. Кипу са записи, направени от възли, в които възлите съдържат информация, основана на цвят, ред и брой. "Този изглед дава най-добра представа за надстройката като дълга нишка с малки странични нишки, което провокира названието Кипу", обясняват авторите в статията си.

Тази фигура от новото изследване представлява клиновидна диаграма в деклинация и разстояние на свръхструктурата Кипу. Разстоянието е в мерните единици мегапарсек. Червените точки показват членовете на свръхструктурата, а черните линии - връзката между членовете на свръхструктурата. Сивите точки показват клъстерите, които не са членове. Двете прекъснати линии показват разстоянията за червени отмествания от 0,03 и 0,06. Кредит: Bohringer et al. 2025.

В своята работа Борингер и неговите сътрудници откриват Кипу и четири други свръхструктури в диапазона на разстоянията от 130 до 250 Mpc. Използвали са рентгенови галактични клъстери, за да идентифицират и анализират свръхструктурите в своето изследване на клъстери с големи мащаби в рентгенови лъчи (Cosmic Large-Scale Structure in X-rays - CLASSIX). Рентгеновите галактични купове могат да съдържат хиляди галактики и много горещ междугалактичен газ, който излъчва рентгенови лъчи. Тези емисии са ключът към определяне на масата на свръхструктурите. Рентгеновите лъчи проследяват най-плътните области на концентрация на материя и основната космическа мрежа. Емисиите са като указателни табели за идентифициране на суперструктурите.

Тази фигура от изследването показва разпределението на галактиките в градиенти на плътността. Съотношението на плътността към средната плътност е показано с шест контурни нива: 0 - 0,23 (черно), 0,23 - 0,62 (тъмносиньо), 0,62 - 1,13 (светлосиньо), 1,13 - 1,9 (сиво), 1,9 - 3,7 (маслено) и > 3,7 (бяло). Клъстерите на петте свръхструктури са нанесени с попълнени черни кръгове. Кредит: Bohringer et al. 2025.

Авторите посочват, че "разликата в плътността на галактиките около полевите клъстери и членовете на свръхструктурите е забележителна". Това може да се дължи на факта, че полевите клъстери са населени с по-малко масивни клъстери от тези в свръхструктурата, а не на това, че полевите клъстери имат по-ниска плътност на галактиките.

Независимо от причините, масата на тези свръхструктури оказва огромно влияние върху опитите ни да наблюдаваме, измерваме и разбираме космоса. "Тези големи структури оставят своя отпечатък върху космологичните наблюдения", пишат авторите.

Свръхструктурите оставят отпечатък върху космическия микровълнов фон (CMB), който е реликтово излъчване от Големия взрив и е ключово доказателство в негова подкрепа. Свойствата на CMB съвпадат с нашите теоретични прогнози с почти хирургическа точност. Гравитацията на свръхструктурите променя CMB при преминаването ѝ през тях в съответствие с Интегрирания ефект на Сакс-Уолф (ISW), предизвиквайки флуктуации в CMB. Тези флуктуации са артефакти на преден план, които трудно се филтрират, внасяйки смущения в разбирането ни за CMB и следователно за Големия взрив.

Цялостното изображение на температурните флуктуации (показани като цветови разлики) в космическия микровълнов фон е направено на базата на деветгодишни наблюдения на WMAP. Това са семената на галактиките от времето, когато Вселената е била на по-малко от 400 000 години. Кредит: NASA/WMAP

Свръхструктурите могат да окажат влияние и върху измерванията на константата на Хъбъл - основна стойност в космологията, която описва колко бързо се разширява Вселената. Докато галактиките се отдалечават една от друга вследствие на разширяването, те имат и локални скорости, наречени особени скорости или поточни движения. Те трябва да бъдат отделени от разширяването, за да се разбере ясно разширяването. Голямата маса на тези свръхструктури оказва влияние върху тези поточни движения и изкривява нашите измервания на константата на Хъбъл.

В изследването се отбелязва също, че тези масивни структури могат да променят и изкривят нашите изображения на небето благодарение на широкомащабни гравитационни лещи. Това може да доведе до грешки в нашите измервания.

Моделът Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM - Ламбда - студена тъмна материя), където Λ е гръцката буква Ламбда и се отнася за тъмната енергия, а CDM - за студената тъмна материя, е стандартният модел на космологията на Големия взрив. Симулациите на Ламбда CDM обаче създават свръхструктури като Кипу и останалите четири.

Ламбда CDM обяснява голяма част от това, което виждаме във Вселената, като например нейната едромащабна структура.

"Откриваме свръхструктури със сходни свойства в симулации, базирани на модели на космологията Ламбда CDM", пишат авторите.

Ясно е, че тези свръхструктури са от решаващо значение за разбирането на Вселената. Те съдържат значителна част от нейната материя и влияят на заобикалящата ги среда по фундаментални начини. Необходими са още изследвания, за да се разберат те и тяхното влияние.

"Интересни последващи изследвания на нашите открития включват например проучвания на влиянието на тези среди върху популацията и еволюцията на галактиките", пишат авторите в заключението си.

Според изследването тези суперструктури няма да се запазят завинаги. "В бъдещата космическа еволюция тези свръхструктури със сигурност ще се разпаднат на няколко колапсиращи единици. По този начин те са преходни конфигурации", обясняват Борингер и неговите съавтори.

"Но в момента те са особени физически образувания с характерни свойства и особена космическа среда, заслужаващи специално внимание."

Справка: Unveiling the largest structures in the nearby Universe: Discovery of the Quipu superstructure; Hans Boehringer, Gayoung Chon, Joachim Truemper, Renee C. Kraan-Korteweg, Norbert Schartel; https://arxiv.org/abs/2501.19236 

Източник: Astronomers Find the Largest Structure in the Universe and Name it “Quipu”,  Evan Gough, Universe Today

Още по темата

28/01/2025

Космос

Квантовата причина, поради която са забранени ултрамасивните звезди

23/12/2024

Космос

Тъмната енергия не съществува, а Вселената се разширява неравномерно, твърдят физици

18/11/2024

Космос

Открити са галактики, оспорващи теорията за гравитацията. Трябва ли ни тъмна материя?

07/10/2024

Космос

Млечният път е част от още по-голяма структура от Ланякеа