La scoperta di una seconda struttura ultra-grande nell’universo remoto, il Grande Anello, sfida le teorie cosmologiche esistenti.
Il Grande Anello nel Cielo si trova a 9,2 miliardi di anni luce dalla Terra, con un diametro di circa 1,3 miliardi di anni luce e una circonferenza di circa quattro miliardi di anni luce.
Si tratta della seconda struttura ultra-grande scoperta dalla dottoranda Alexia Lopez dell’Università del Central Lancashire (UCLan) che, due anni fa, scoprì anche l’Arco Gigante nel cielo. Sorprendentemente, il Grande Anello e l’Arco Gigante, che ha un diametro di 3,3 miliardi di anni luce, si trovano nello stesso quartiere cosmologico: sono visti alla stessa distanza, allo stesso tempo cosmico e sono distanti solo 12 gradi nel cielo.
“Nessuna di queste due strutture ultra-grandi è facile da spiegare nella nostra attuale comprensione dell’universo. Le loro dimensioni, le forme distintive e la vicinanza cosmologica devono sicuramente dirci qualcosa di importante – ma cosa esattamente?”, ha dichiarato Alexia Lopez.
Una possibilità è che il Grande Anello possa essere correlato alle oscillazioni acustiche barioniche (BAO). I BAO nascono da oscillazioni nell’universo primordiale e oggi dovrebbero apparire, almeno statisticamente, come gusci sferici nella disposizione delle galassie. Tuttavia, un’analisi dettagliata del Grande Anello ha rivelato che non è realmente compatibile con la spiegazione BAO: il Grande Anello è troppo grande e non è sferico.
Potrebbero essere necessarie altre spiegazioni, spiegazioni che si discostano da quella che è generalmente considerata la comprensione standard in cosmologia. Una possibilità potrebbe essere una teoria diversa – la Cosmologia ciclica conforme (CCC) – proposta dal premio Nobel Sir Roger Penrose. Gli anelli nell’universo potrebbero plausibilmente essere un segnale di CCC.
Un’altra spiegazione potrebbe essere l’effetto del passaggio delle stringhe cosmiche. Le stringhe cosmiche sono “difetti topologici” filamentosi di grandi dimensioni, che potrebbero essersi formati nell’universo primordiale. Un altro premio Nobel, Jim Peebles, ha recentemente ipotizzato che le stringhe cosmiche potrebbero avere un ruolo nell’origine di alcune altre peculiarità nella distribuzione su larga scala delle galassie.
Inoltre, il Grande Anello sfida il Principio Cosmologico, come aveva fatto in precedenza l’Arco Gigante. E se il Grande Anello e l’Arco Gigante insieme formano una struttura ancora più grande allora la sfida al Principio Cosmologico diventa ancora più avvincente.
Strutture così grandi mettono in discussione la nostra idea di come sia una regione “media” dello spazio, superando il limite dimensionale di ciò che è considerato teoricamente fattibile e pongono potenziali sfide al Principio cosmologico.
“Il Principio Cosmologico presuppone che la parte dell’universo che possiamo vedere sia vista come un ‘giusto campione’ di ciò che ci aspettiamo che sia il resto dell’universo. Quando osserviamo l’universo su larga scala, ci aspettiamo che la materia sia distribuita uniformemente ovunque nello spazio, quindi non dovrebbero esserci irregolarità evidenti al di sopra di una certa dimensione”, ha affermato Alexia.
I cosmologi calcolano che l’attuale limite teorico delle dimensioni delle strutture sia di 1,2 miliardi di anni luce, ma entrambe queste strutture sono molto più grandi: l’Arco Gigante è quasi tre volte più grande e la circonferenza del Grande Anello è paragonabile alla lunghezza dell’Arco Gigante.
“Dalle attuali teorie cosmologiche non pensavamo che strutture di questa scala fossero possibili. Potremmo aspettarci forse una struttura estremamente grande in tutto il nostro universo osservabile. Eppure, il Grande Anello e l’Arco Gigante sono due strutture enormi e sono anche vicini cosmologici, il che è straordinariamente affascinante”, ha aggiunto Alexia.
Il Grande Anello appare come un anello quasi perfetto nel cielo, ma l’ulteriore analisi di Alexia rivela che ha più una forma a spirale, come un cavatappi, allineato frontalmente con la Terra. L’Arco Gigante, che è circa 1/15 del raggio dell’universo osservabile, si presenta come un’enorme mezzaluna di galassie, quasi simmetrica, nell’universo remoto. È due volte più grande della sorprendente Grande Muraglia di galassie e ammassi di Sloan che si vedono nell’universo relativamente vicino.
“Il Grande Anello e l’Arco Gigante si trovano alla stessa distanza da noi, vicino alla costellazione di Boote il Pastore, il che significa che esistevano nello stesso tempo cosmico, quando l’universo aveva solo la metà della sua età attuale” ha commentato Alexia. “Si trovano anche nella stessa regione del cielo, a soli 12 gradi di distanza quando si osserva il cielo notturno.
L’identificazione di due straordinarie strutture ultra-grandi in una configurazione così ravvicinata aumenta la possibilità che insieme formino un sistema cosmologico ancora più straordinario.
“I dati che stiamo osservando sono così lontani che ci è voluta metà della vita dell’universo per arrivare a noi, quindi da un tempo in cui l’universo era circa 1,8 volte più piccolo di quanto lo sia adesso. Il Grande Anello e l’Arco Gigante, sia individualmente che insieme, ci regalano un grande mistero cosmologico mentre lavoriamo per comprendere l’universo e il suo sviluppo”, ha aggiunto.
Alexia, insieme al consulente Dr. Roger Clowes, entrambi del Jeremiah Horrocks Institute dell’UCLan, e al collaboratore Gerard Williger dell’Università di Louisville, USA, hanno scoperto la nuova struttura osservando le linee di assorbimento negli spettri dei quasar dello Sloan Digital Sky Survey (SDSS).
Utilizzando lo stesso metodo che ha portato alla scoperta dell’Arco Gigante, hanno osservato i sistemi di assorbimento del Magnesio-II (o MgII – significa che l’atomo ha perso un elettrone), intervenuti retroilluminati dai quasar, che sono remote galassie super luminose. Questi quasar molto distanti e molto luminosi e si comportano come lampade giganti che puntano un riflettore attraverso galassie lontane, ma molto più deboli, che altrimenti resterebbero invisibili.
Alexia ha presentato le sue scoperte sul Grande Anello al 243esimo incontro dell‘American Astronomical Society (AAS) il 10 gennaio. L’AAS invita i ricercatori con scoperte potenzialmente rivoluzionarie a condividere il loro lavoro con la comunità astronomica globale.
