發現13億光年大環 將推翻天文理論

英國中央蘭開夏大學研究團隊在太空中發現巨大的環形結構,直徑爲13億光年,約爲地球上看到的月球大小15倍。(摘自英國中央蘭開夏大學官網)

英國中央蘭開夏大學研究團隊11日在宇宙中發現一巨大環形結構「大環」(Big Ring),大環直徑長達13億光年,遠超現行天文學所計算出的理論值。學界表示若觀測到更多巨型結構,現行「宇宙論原則」可能因此推翻。

主導本項研究的博士生羅培茲(Alexia Lopez)於美國天文學會第243屆學會發表最新研究,觀測發現大環由星系和星系團所組成,距離地球92億光年,直徑約13億光年,在迄今觀測過的結構中尺寸數一數二。雖因光度不足無法自地表直接觀測,但大環在地表上的直徑相當於15個月球相互連接。

大環是羅培茲學術生涯中觀測的第二個巨型結構,她在2021年發現「巨弧」(Giant Arc),大環與巨弧在相同距離、相同宇宙時間之下被觀測,且兩者位於相近區域,僅僅相距12度。大環在空中乍看之下屬於環形結構,然而羅培茲表示實際結構更接近於類似開瓶器的線圈狀;巨弧則是對稱的新月狀星系。

一般而言,恆星形成星系,星系再聚集爲星系團或超星系團。根據現行學說計算,結構大小的理論極限應爲12億光年。羅培茲表示:「就當前的宇宙論原則而言,宇宙不可能存在如此大規模的結構。也許大環是可觀測宇宙內唯一的大尺度結構」。

宇宙論原則(cosmological principle)主張,宇宙在大尺度觀測下具備均質與各向同性(isotropy)兩項特徵,視線所及各方向和各個位置看起來完全相同。羅培茲先前研究主張,宇宙出現巨型結構的機率僅爲0.0003%,最新發現可謂直接挑戰宇宙學理論核心-宇宙的起源和演變過程。

德國宇宙學暨物理學家瓦格納(Jenny Wagner)也認同本次發現意義重大,表示大環與巨弧兩者出現在相近處絕非偶然。據對邊界的定義不同,大環可能與宇宙論原則並存,但推翻理論的可能性依然存在。她表示:「若未來我們隨着研究發展而須改寫當前理論,同樣不需太訝異」。