L’Universo presenta strutture colossali che sfidano la nostra comprensione e che non capiamo

Una struttura colossale nell’Universo lontano sfida la nostra comprensione di come l’Universo si sia evoluto.

Nella luce che ha viaggiato per 6,9 miliardi di anni per arrivare a noi, gli astronomi hanno trovato un gigantesco anello di galassie quasi perfetto, del diametro di circa 1,3 miliardi di anni luce. Non corrisponde a nessuna struttura o meccanismo di formazione conosciuto.

Il Grande Anello, come è stata chiamata la struttura, potrebbe significare che dobbiamo modificare il modello standard della cosmologia.

La scoperta, guidata dall’astronoma Alexia Lopez della University of Central Lancashire, è stata presentata a gennaio al 243° meeting dell’American Astronomical Society ed è stata pubblicata sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Le due strutture galattiche ad anello

Si tratta della seconda struttura gigante scoperta da Lopez e dai suoi colleghi. La prima, chiamata Arco Gigante, si trova in realtà nella stessa parte del cielo, alla stessa distanza. Quando la scoperta dell’arco fu annunciata nel 2021, lasciò perplessi gli astronomi. Il Grande Anello non fa che infittire il mistero.

“Nessuna di queste due strutture incredibilmente grandi è facile da spiegare nella nostra attuale comprensione dell’universo”, ha detto Lopez a gennaio.

“E le loro dimensioni incredibilmente grandi, le loro forme distintive e la loro vicinanza cosmologica devono sicuramente dirci qualcosa di importante – ma cosa esattamente?”. Cosa causa quese formazioni stabili. 

Il collegamento più immediato sembra essere con qualcosa chiamato Oscillazione acustica barionica (BAO Barionic Acustic oscillation). Si tratta di gigantesche disposizioni circolari di galassie che si trovano in tutto lo spazio. Sono in realtà sfere, fossili di onde acustiche che si sono propagate nell’Universo primordiale e poi si sono congelate quando lo spazio è diventato così diffuso che le onde acustiche non potevano più viaggiare. Potremmo dire che sono forme fossili dell’epoca del Big Bang.

Il Grande Anello non è un BAO. I BAO hanno tutti una dimensione fissa di circa 1 miliardo di anni luce di diametro. Un’ispezione approfondita del Grande Anello mostra che si tratta piuttosto di una forma a cavatappi allineata in modo tale da sembrare un anello.

Un grafico delle galassie, che mostra il Grande Anello, approssimativamente centrato su 0 sull’asse delle ascisse. (Università di Central Lancashire)

Rimane quindi una domanda senza risposta: Cosa è questa formazione? E cosa significa per il Principio Cosmologico, secondo il quale, in tutte le direzioni, una determinata porzione di spazio dovrebbe apparire più o meno uguale a tutte le altre porzioni 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 calcolano che l’attuale limite teorico delle strutture sia di 1,2 miliardi di anni luce, eppure 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”.

Ma le dimensioni sono solo uno dei problemi. L’altro è ciò che significa per la cosmologia, lo studio dell’evoluzione dell’Universo. Il modello attuale è quello che attualmente si adatta meglio a ciò che osserviamo, ma ci sono alcune caratteristiche che sono difficili da spiegare nel suo quadro.

Ci sono altri modelli che sono stati proposti per affrontare queste caratteristiche. Secondo uno di questi modelli, la cosmologia ciclica conforme di Roger Penrose, in cui l’Universo attraversa infiniti cicli di espansione del Big Bang, ci si aspettano strutture ad anello, esattamente come questa, ma la  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 come rughe larghe come un protone che sono emerse nell’Universo primordiale quando lo spazio-tempo si è allungato e poi si è congelato al suo posto.

Non abbiamo trovato molte prove fisiche delle stringhe cosmiche, ma le prove teoriche sono piuttosto promettenti.
Al momento nessuno sa con certezza cosa significhino il Grande Anello e l’Arco Gigante. Potrebbero essere solo disposizioni casuali di galassie che volteggiano nel cielo, anche se la probabilità che ciò accada sembra piuttosto bassa.

La speranza migliore sarebbe quella di trovare altre disposizioni di galassie di questo tipo, sparse per l’Universo, nascoste in bella vista.
“Dalle attuali teorie cosmologiche non pensavamo che strutture di questa portata fossero possibili”, ha detto Lopez.

“Ci saremmo potuti aspettare forse una sola struttura estremamente grande in tutto l’Universo osservabile. Invece, il Grande Anello e l’Arco Gigante sono due strutture enormi e sono addirittura vicini di casa a livello cosmologico, il che è straordinariamente affascinante”.