A Hawaii Egyetem kutatói egy hatalmas buborékot fedeztek fel a Földtől 820 millió fényévre, amelyről úgy gondolják, hogy az újszülött Világegyetem kövületszerű maradványa lehet. Brent Tully (University of Hawai’i) és munkatársai váratlanul találták meg a buborékot egy galaxishálón belül. A buborék a Hoʻoleilana nevet kapta. A szó a Kumulipoból, egy hawaii teremtési énekből származik, és az objektum eredetére utal.

A Hoʻoleilana illusztrációja. A balra látható piros régió a körbezárt térrészt mutatja az egyes galaxisokkal, amelyek apró, világító foltokként vannak ábrázolva. (Frédéric Durillon, Animea Studio; Daniel Pomarède, IRFU, CEA University Paris-Saclay)

A kutatók a The Astrophysical Journal című lapban számoltak be a felfedezésről. A szakcikk megemlíti, hogy az ősrobbanás elmélete szerint ezek a hatalmas struktúrák a korai univerzum anyagában létrejött háromdimenziós hullámok, az úgynevezett barionikus akusztikus oszcillációk (BAO-k) eredményei.

„Nem is ezt kerestük. Olyan hatalmas, hogy el se fér azon az égterületen, amelyet vizsgáltunk.” – magyarázta Tully. „Itt nagyobb a galaxis-sűrűség, és ez sokkal fontosabb jellemző, mint gondolnánk. Hatalmas, egymilliárd fényéves átmérője pedig túlmutat az elméletek alapján várt értéken. Ha a kialakulása és fejlődése összhangban áll az elmélettel, akkor ez a barionikus akusztikus oszcilláció közelebb van a vártnál, ami azt jelenti, hogy az univerzum tágulási sebessége nagy.”

A csillagászok a buborékot a Cosmicflows-4 adatai alapján találták meg, amely a galaxisok pontos helyzetének legnagyobb adatbázisa. A katalógust Tully és munkatársai 2022 őszén tették közzé. A kutatócsoport szerint ez lehet az első alkalom, hogy azonosítottak egy önálló struktúrát, amely egy barionikus akusztikus oszcillációval áll kapcsolatban. A felfedezés által többet tudhatunk meg a galaxisfejlődés hatásairól.

Hatalmas anyagbuborékok

A megalapozott ősrobbanás-elmélet szerint a Világegyetem az első 400 ezer évben a Nap belsejéhez hasonló forró plazmatenger volt. A plazmában az elektronok nem voltak atommagokhoz kötve. Ebben az időszakban a nagyobb sűrűségű térrészek anyaga összehúzódásnak indult saját gravitációjának hatása alatt, még annak ellenére is, hogy az erős sugárzás igyekezett szétszakítani azt. A gravitáció és a sugárzás közötti harc következtében a plazma oszcillálni, hullámzani kezdett.

A korai Világegyetem legnagyobb hullámai a hanghullámok által megtehető legnagyobb távolsághoz igazodtak. Az alapján, hogy mekkora a hang sebessége a plazmában, ez a távolság majdnem 500 millió fényév volt. A hullámzás akkor állt meg, amikor az Univerzum lehűlt, és megszűnt plazma lenni, óriási háromdimenziós hullám-mintázatot hagyva maga után. Ahogy telt az idő, a sűrűségmaximumoknál galaxisok alakultak ki hatalmas, buborékszerű struktúrákban. A galaxisok eloszlásának mintázatai így felfedhetik az ősi hullámok tulajdonságait.

„Én vagyok a csapat térképrajzolója. A Hoʻoleilana háromdimenziós térképe segíthet megértenünk a szerkezetét és kapcsolatát a környezetével.” – mondta a Daniel Pomarede (CEA Paris-Saclay). „Csodálatos folyamat volt a térkép létrehozása, és az, hogy láthattuk, hogyan épül fel a Hoʻoleilana hatalmas héjszerkezete olyan elemekből, amelyeket a múltban az Univerzum legnagyobb struktúráiként azonosítottak.”

Ugyanez a kutatócsoport azonosította 2014-ben a Laniakea szuperhalmazt is. Ez, amelynek része a Tejútrendszer is, kicsi a Hoʻoleilanához képest. A körülbelül 500 millió fényév átmérőjű Laniakea a sokkal nagyobb buborék hozzánk közelebb eső széléig terjed.

A sötétség mélységéből

A Hoʻoleilana szó jelentése: „az ébredés elküldött mormolásai”. Az elnevezés Tully és Larry Kimura nyelvészprofesszor ötlete volt. A szó a Kumulipo énekből származik: Hoʻolei ka lana a ka Po uliuli, vagyis a mély sötétségből az ébredés moraja hallatszott. A hawaii kultúra népszerűsítését szolgálja az a hagyomány, hogy a hawaii csillagászati felfedezéseknél névadáskor a hawaii nyelvből merítenek.

Egy barionikus akusztikus oszcilláció felfedezése

Tully kutatócsoportja felfedezte, hogy a Hoʻoleilanát már egy 2016-os szakcikkben is említik, mint a Sloan Digitális Égboltfelmérés Programban látott héjszerű szerkezetek közül a legkiemelkedőbbet. Mivel ebben a kutatásban nem tárták fel a buborék teljes méretét, a kutatók akkor még nem jöttek rá, hogy egy barionikus akusztikus oszcillációt fedeztek fel.

A hawaii kutatócsoport a Cosmicflows-4 katalógus segítségével felfedezte a galaxisokból álló teljes gömbhéjat, azonosította a központját, és kimutatta, hogy a galaxis-sűrűség a központtól minden irányban távolodva statisztikailag növekszik. A Hoʻoleilana magába foglal számos, a csillagászok által korábban felfedezett struktúrát, így például a Harvard/Smithsonian Nagy Falat, amelynek része a Coma-halmaz, a Hercules-halmaz és a Sloan Nagy Fal is. A Bootes-szuperhalmaz a központjában helyezkedik el, és a régóta ismert Bootes-űr, egy hatalmas, üres térrész szintén a Hoʻoleilanához tartozik.

Forrás: University of Hawai’i