地球から90億光年の距離にあるビッグリングは、現在の宇宙観が覆されるほど巨大だ。
2024年1月19日 12時34分
我々の宇宙は非常に大きく、想像を絶する。しかしその中には、想像力だけでなく、宇宙に関する我々の基本的な考え方のいくつかを覆すような巨大な構造が存在する。
1980年代半ば以来、天文学者たちは銀河の巨大な塊を発見してきた。それらは銀河団、壁、糸を形成しており、宇宙の網と呼ばれる一種の足場の中にある。物理学の最も基本的な原理のひとつである宇宙論的原理（十分に拡大すれば、宇宙の物質はすべて均等に広がっているという原理）によれば、これらの構造は存在しないはずの巨大なものもある。
1月10日現在、科学者たちはこれらの超巨大構造をもうひとつリストに加え、宇宙論者たちに宇宙の本質についての仮定を再検討するようさらに迫っている。ビッグ・リングと名付けられたこの構造は、ランカシャー大学の博士課程学生アレクシア・ロペスによって発見され、今月開催されたアメリカ天文学会第243回大会で発表された。
「驚きです。超現実的です」と、2021年にジャイアント・アークと呼ばれる別の超巨大構造物を発見したロペスはBBCニュースのインタビューで語った。
ビッグ・リングは、天文学者がこれまでに発見した他の巨大な宇宙構造物（直径13億光年、地球の衛星15個分）に匹敵するが、「巨大GRBリング」と呼ばれる直径56億光年の言わずと知れた最大の構造物には矮小化されている。
新たに発見された環は、地球からおよそ90億光年、つまり観測可能な宇宙の端から5分の1ほどの距離にある、牧神ボエテス座にある。この星座には、ジャイアント・アークもある。
同じ狭い空間に2つの巨大な構造が存在するという事実は、宇宙標準モデル（ΛCDMとしても知られ、宇宙論的原理などの仮定を含む）が宇宙のすべてを説明していない可能性を示唆するヒントのひとつである。「この2つの超巨大構造は、どちらも現在の宇宙理解では説明しにくい。「その超巨大なサイズ、特徴的な形、宇宙論的な近さは、きっと何か重要なことを語っているに違いない。
ロペスたちは、ジャイアント・アークとビッグ・リングが一緒になってさらに大きな構造を形成しているのではないかとさえ推測している。「2つの並外れた超大型構造がこのように接近して配置されていることは、それらが一緒になってさらに並外れた宇宙論的システムを形成している可能性を提起しています」と彼女は言った。
このような構造を理論的に説明できる可能性のひとつは、宇宙の歴史のごく初期に、宇宙が最初の急激な膨張を終えた後に形成されたひび割れである。このひび割れは、ネットワークやループを形成し、今日、超大型構造として現れている可能性がある。
もう一つの可能性は、コンフォーマルサイクルコスモロジーと呼ばれる全く別の宇宙論モデルによって説明されるというものだ。この理論では、宇宙はビッグバンで始まりビッグクランチで終わるのではなく、いくつかのサイクルやイーオンを経て、必ずしもクランチで終わらないとされている。その代わり、宇宙が先細りになるまで物質はより希薄になり、再びビッグバンの瞬間へとスケールダウンする。それぞれのイーオンは、その前のイーオンの痕跡（超大型構造物かもしれない）を残すかもしれない。
しかし、標準的な宇宙論モデルは、我々の宇宙とそこに存在するすべてのものに対する最良の説明である。今のところ謎のままであるが、どのような説明がなされるにせよ、ロペスは私たちが偶然このような構造を見ているのではないと確信している。
「そうですね、宇宙の構造には時折フカシがあることも予想されますが、私たちは今、本当に、本当に大きな構造が積み重なっていることを発見しているのです」と彼女は記者会見で語り、その発見を検証するために独立したデータも使ったと付け加えた。
ロペスは、同僚のロジャー・クロウズとルイビル大学のジェラード・ウィリガーとともに、スローンデジタルスカイサーベイを使ってクェーサーと呼ばれる超高輝度で超遠距離の光を探し、ビッグリングを発見した。これらの光は宇宙を横断し、銀河のような物質の雲を通過する。その際、銀河は測定されたクエーサーの光の隙間として現れる。「クェーサーは暗い部屋のスポットライトのような役割を果たし、間にある物質がどこにあるのかを浮かび上がらせるのです」とロペスは説明する。
そして、この位置情報と銀河の距離の測定値を組み合わせることで、ビッグリングの3Dマップを得ることができる。この3Dマップでは、リングは真正面から見るとコルク栓のように見える。
研究チームにはまだ解析すべきデータがあり、それによって答えが見つかるかもしれないし、さらなる疑問や構造が掘り起こされるかもしれない。「残りのデータに目を通すまでは、これが唯一のケースなのか、それともこのような構造がもっとあるのかはわかりません」とロペスは語った。
