Una struttura su grade scala chiamata Grande Anello presente nell’Universo sta mettendo in crisi il modello standard che non prevede la possibilità che esistano strutture così grandi, in quanto la materia nell’universo dovrebbe essere distribuita in modo uniforme mentre una struttura così grande implica un’anomala alta concentrazione di materia in una regione relativamente limitata.
La scoperta del Grande Anello
Gli astronomi hanno hanno individuato il un Grande Anello di galassie, con un diametro di circa 1,3 miliardi di anni luce e non corrisponde ad alcuna struttura conosciuta.
La scoperta, guidata dall’astronoma Alexia Lopez dell’Università del Lancashire Centrale, è stata presentata al 243esimo incontro dell’American Astronomical Society nel gennaio 2024 ed è stata riportata in un documento disponibile su arXiv.
Si tratta della seconda struttura gigante scoperta da Lopez e dai suoi colleghi. La prima, chiamata Arco dei Giganti è stata in realtà individuata nella stessa parte di cielo, alla stessa distanza. Quando la scoperta dell’arco è stata annunciata nel 2021, ha lasciato perplessi gli astronomi. Il Grande Anello non ha fatto altro altro che approfondire il mistero.
Che cos’è il Grande Anello?
“Nessuna di queste due strutture ultra-grandi è facile da spiegare nella nostra attuale comprensione dell’Universo“, ha detto Lopez: “E le loro dimensioni ultra-grandi, le forme distintive e la vicinanza cosmologica devono sicuramente dirci qualcosa di importante, ma cosa esattamente?”.
Il collegamento più immediato sembra essere con qualcosa chiamato Oscillazione Acustica Barionica (BAO). Si tratta di gigantesche disposizioni circolari di galassie che si trovano in tutto lo Spazio. In realtà sono sfere, fossili di onde acustiche che si propagarono attraverso l’Universo primordiale e poi si sono congelate quando lo Spazio è diventato così rarefatto che le onde acustiche non potevano più viaggiare.
Il Grande Anello non è un BAO. I BAO hanno tutti una dimensione fissa di circa 1 miliardo di anni luce di diametro. E una sua ispezione approfondita mostra che è più simile a una forma di cavatappi allineata in modo tale da sembrare un anello.
Cosa significa questo per il Principio cosmologico, il quale afferma che, in tutte le direzioni, ogni dato pezzo di Spazio dovrebbe apparire più o meno uguale a tutti gli altri pezzi di Spazio?
“Ci aspettiamo che la materia sia distribuita uniformemente ovunque nello Spazio quando osserviamo l’Universo su larga scala, quindi non dovrebbero esserci irregolarità evidenti al di sopra di una certa dimensione“, ha spiegato Lopez.
“I cosmologi hanno calcolato 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”.
Le dimensioni sono solo uno dei problemi. L’altro è cosa significa per la cosmologia, lo studio dell’evoluzione dell’Universo. Il modello attuale è quello che attualmente si adatta meglio a quello che osserviamo, ma ci sono alcune caratteristiche che sono difficili da spiegare nel suo quadro.
Esistono altri modelli che sono stati proposti per affrontare queste particolarità. In uno di questi modelli, la cosmologia ciclica conforme di Roger Penrose, in cui l’Universo attraversa infiniti cicli di espansione e contrazione, sono previste strutture ad anello, anche se vale la pena notare che la cosmologia ciclica conforme presenta problemi significativi.
Un’altra possibilità è che le strutture siano un tipo di difetto topologico nel tessuto dello spazio-tempo noto come stringhe cosmiche. Si pensa che queste siano emerse nell’Universo primordiale quando lo spazio-tempo si è allungato, per poi stabilizzarsi al loro posto. Non sono state trovate molte prove fisiche dell’esistenza di stringhe cosmiche, ma le prove teoriche sono piuttosto promettenti.
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.
Conclusioni
Al momento nessuno sa con certezza cosa significhino il Grande Anello e l’Arco Gigante. Potrebbero semplicemente essere disposizioni casuali di galassie che volteggiano nel cielo, anche se la probabilità che questo accada sembra piuttosto remota.
La migliore speranza sarebbe quella di trovare altre disposizioni di galassie simili, sparse in tutto l’Universo, nascoste in bella vista.
“Dalle attuali teorie cosmologiche non pensavamo che strutture di questa scala fossero possibili“, ha concluso Lopez: “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 persino vicini cosmologici, il che è straordinariamente interessante”.
