Астрономы обнаружили самую большую структуру во Вселенной и назвали ее «Кипу»

Возможно ли понять Вселенную, не понимая крупнейших структур, которые в ней находятся? В принципе, вряд ли. На практике? Определенно нет. Чрезвычайно большие объекты могут исказить наше понимание космоса.

Астрономы обнаружили самую большую структуру во Вселенной на сегодняшний день, названную Кипу в честь измерительной системы инков. Она содержит шокирующие 200 квадриллионов солнечных масс.

Астрономия — это область, где чрезвычайно большие числа являются частью повседневного дискурса. Но даже в астрономии 200 квадриллионов — это число настолько большое, что встречается редко. И если чрезвычайно большая масса Кипу не привлекает внимания, то его размер, безусловно, привлекает. Длина объекта, называемого суперструктурой, составляет более 400 мегапарсеков. Это более 1,3 миллиарда световых лет.

Такая большая структура просто обязана влиять на свое окружение, и понимание этих эффектов имеет решающее значение для понимания космоса. Согласно новому исследованию, изучение Кипу и его собратьев может помочь нам понять, как развиваются галактики, улучшить наши космологические модели и повысить точность наших космологических измерений.

Исследование под названием «Раскрытие крупнейших структур в близлежащей Вселенной: открытие суперструктуры Кипу» было принято к публикации в журнале Astronomy and Astrophysics. Ведущим автором является Ганс Борингер из Института Макса Планка.

«Для точного определения космологических параметров нам необходимо понять влияние локальной крупномасштабной структуры Вселенной на измерения», — пишут авторы. «К ним относятся изменения космического микроволнового фона, искажения изображений неба крупномасштабным гравитационным линзированием и влияние крупномасштабных потоковых движений на измерения постоянной Хаббла».

Сверхструктуры — это чрезвычайно большие структуры, которые содержат группы скоплений галактик и сверхскоплений. Они настолько массивны, что бросают вызов нашему пониманию того, как развивалась наша Вселенная. Некоторые из них настолько массивны, что ломают наши модели космологической эволюции.

Кипу — самая большая структура, которую мы когда-либо находили во Вселенной. Она и четыре другие суперструктуры, обнаруженные исследователями, содержат 45% скоплений галактик, 30% галактик, 25% материи и занимают объемную долю 13%.

Изображение ниже помогает объяснить, почему они назвали его Кипу. Кипу — это записывающие устройства, сделанные из завязанных шнуров, где узлы содержат информацию, основанную на цвете, порядке и числе. «Этот вид дает лучшее представление о надстройке как длинной нити с небольшими боковыми нитями, которая и положила начало названию Кипу», — объясняют авторы в своей статье.

Этот рисунок из нового исследования представляет собой клиновидную диаграмму склонения и расстояния суперструктуры Кипу. Расстояние указано в единицах мегапарсеков. Красные точки показывают членов суперструктуры, а черные линии показывают связи друзей с друзьями. Серые точки показывают кластеры, не являющиеся членами. Две пунктирные линии показывают расстояния для красных смещений 0,03 и 0,06.

В своей работе Борингер и его коллеги-исследователи обнаружили Кипу и четыре другие сверхструктуры в диапазоне расстояний от 130 до 250 Мпк. Они использовали рентгеновские скопления галактик для идентификации и анализа сверхструктур в своем обзоре космических крупномасштабных структур в рентгеновских лучах (CLASSIX). Скопления рентгеновских галактик могут содержать тысячи галактик и много очень горячего внутрископленного газа, который испускает рентгеновские лучи. Эти выбросы являются ключом к картированию массы сверхструктур. Рентгеновские лучи отслеживают самые плотные области концентрации материи и лежащую в их основе космическую паутину. Выбросы подобны указателям для идентификации сверхструктур.

Авторы отмечают, что «разница в плотности галактик вокруг скоплений поля и членов сверхструктур значительна». Это может быть связано с тем, что скопления поля населены менее массивными скоплениями, чем те, что находятся в сверхструктуре, а не с тем, что скопления поля имеют более низкую плотность галактик.

Независимо от причин, масса этих суперструктур оказывает огромное влияние на наши попытки наблюдать, измерять и понимать космос. «Эти большие структуры оставляют свой отпечаток на космологических наблюдениях», — пишут авторы.

Сверхструктуры оставляют отпечаток на космическом микроволновом фоне (CMB), который является реликтовым излучением Большого взрыва и ключевым доказательством, подтверждающим его. Свойства CMB соответствуют нашим теоретическим предсказаниям с почти хирургической точностью. Гравитация сверхструктур изменяет CMB, когда он проходит через них в соответствии с интегрированным эффектом Сакса-Вульфа (ISW) , вызывая колебания CMB. Эти колебания являются артефактами переднего плана, которые трудно отфильтровать, внося помехи в наше понимание CMB и, следовательно, Большого взрыва.

Сверхструктуры также могут влиять на измерения постоянной Хаббла, фундаментальной величины в космологии, которая описывает, насколько быстро расширяется Вселенная. Хотя галактики удаляются друг от друга из-за расширения, они также имеют локальные скорости, называемые пекулярными скоростями или потоковыми движениями. Их необходимо отделить от расширения, чтобы четко понимать расширение. Большая масса этих сверхструктур влияет на эти потоковые движения и искажает наши измерения постоянной Хаббла.

Исследование также отмечает, что эти массивные структуры могут изменять и искажать наши изображения неба посредством крупномасштабного гравитационного линзирования. Это может привести к ошибкам в наших измерениях.

С другой стороны, симуляции Lambda CDM создают суперструктуры, такие как Quipu и четыре других. Lambda CDM — это наша стандартная модель космологии Большого взрыва, которая объясняет большую часть того, что мы видим во Вселенной, например, ее крупномасштабную структуру. «Мы находим суперструктуры с похожими свойствами в симуляциях, основанных на моделях космологии Lambda-CDM», — пишут авторы.

Очевидно, что эти суперструктуры имеют решающее значение для понимания Вселенной. Они удерживают значительную часть ее материи и оказывают фундаментальное влияние на свое окружение. Для понимания их и их влияния необходимы дополнительные исследования.

«Интересные последующие исследования наших результатов включают, например, изучение влияния этих сред на популяцию и эволюцию галактики», — пишут авторы в своем заключении.

Согласно исследованию, эти суперструктуры не будут сохраняться вечно. «В будущей космической эволюции эти суперструктуры обязательно распадутся на несколько разрушающихся единиц. Таким образом, они являются временными конфигурациями», — объясняют Борингер и его коллеги-исследователи. «Но в настоящее время они представляют собой особые физические сущности с характерными свойствами и особой космической средой, заслуживающие особого внимания».