在一個均勻的宇宙中，不應(yīng)該存在這樣的巨型結(jié)構(gòu)。

如果這兩個環(huán)肉眼可見，那么它們在天空中可能是這個樣子。圓點代表對類星體發(fā)出的光進行測量的點，黃色代表新發(fā)現(xiàn)的巨環(huán)，藍色代表的是之前發(fā)現(xiàn)的較小環(huán)。

Alexia Lopez / Roger Clowes

天穹之上，牧夫座和大熊座的北斗七星之間，有兩個無比巨大的圓環(huán)。一個直徑13億光年，另一個33億光年。它們和地球的距離都是大約92億光年，且皆由星系、星系團和星系際介質(zhì)組成。

這兩個巨環(huán)的存在，或許會挑戰(zhàn)人類宇宙學(xué)中最基本的一個原理。而這個原理的重要性，可能和愛因斯坦的廣義相對論不相上下。

人類目前對宇宙的所有認(rèn)識，包括所有宇宙學(xué)模型，都建立在這樣一個認(rèn)識的基礎(chǔ)上——在足夠大的空間——比如一億光年以上的尺度上，宇宙中物質(zhì)的分布具有均勻性和各向同性。這就是所謂的宇宙學(xué)基本原理。

這是一個假設(shè)。到目前為止人們已經(jīng)通過射電觀測、星系計數(shù)和對宇宙微波背景輻射的分析等方式，在一定的范圍內(nèi)對此加以了驗證。一旦人們發(fā)現(xiàn)，在某個尺度上這個假設(shè)不成立，人類對宇宙的基本認(rèn)知就會亂套。

然而在今年1月6日舉行的美國天文學(xué)會會議上，英國普雷斯頓中央蘭開夏大學(xué)的宇宙學(xué)家Alexia Lopez宣布發(fā)現(xiàn)了這兩個巨環(huán)，向這一原理發(fā)起了挑戰(zhàn)。Lopez稱，如果宇宙是均勻的，那么這兩個環(huán)不應(yīng)該存在。

這兩個環(huán)是研究人員通過分析遙遠類星體發(fā)出的光逐步發(fā)現(xiàn)的。

宇宙中的很多超大質(zhì)量黑洞周圍有一個圍繞黑洞運行的發(fā)光物質(zhì)盤，物質(zhì)盤中的物質(zhì)會墜入黑洞，并在黑洞的兩極產(chǎn)生一對相對論噴流。如果這對噴流中的一條正好指向地球，那么我們就會看到一個極其明亮的光點——由于這類天體在觀測上與銀河系內(nèi)的恒星亮度相當(dāng)，所以被稱為“類星體”。

類星體發(fā)出的光在穿越宇宙時，會被宇宙中的物質(zhì)吸收并改變。通過研究這種改變，人們可以知道宇宙中物質(zhì)的分布特點。

基于這樣的原理，Alexia Lopez在2021年的斯隆數(shù)字化巡天數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，牧夫座和大熊座附近有一條巨大的圓弧。2024年，Lopez又在圓弧的上方，靠近北斗七星勺柄的部位，發(fā)現(xiàn)了一個圓環(huán)。圓環(huán)和圓弧都由和地球距離相等的物質(zhì)組成。

而近日Lopez又宣稱，她在之前發(fā)現(xiàn)的圓弧上方發(fā)現(xiàn)了一道新的弧線。這道弧線比較細(xì)，但看起來像是原來那道弧線的延續(xù)。分析之后，研究人員認(rèn)為這不是巧合。這兩條圓弧是一體的，它們共同構(gòu)成了一個比之前發(fā)現(xiàn)的那個圓環(huán)更大的巨型圓環(huán)。

Lopez認(rèn)為，如果這兩個圓環(huán)最終被證實為真實結(jié)構(gòu)，其巨大的尺度將對當(dāng)前以均勻性和各向同性為基礎(chǔ)的宇宙學(xué)模型發(fā)起挑戰(zhàn)。因為在一個均勻的宇宙中，不應(yīng)該存在這樣的巨型結(jié)構(gòu)。

有學(xué)者對此持不同意見。他們認(rèn)為，僅憑巨型結(jié)構(gòu)不足以推翻宇宙學(xué)原理。當(dāng)前的宇宙模型容得下這樣的結(jié)構(gòu)。2025年2月赫爾辛基大學(xué)的學(xué)者曾報告稱，他們使用符合宇宙學(xué)原理的模型，模擬出了類似的巨型弧線。但Lopez認(rèn)為，計算機模擬的巨弧和她發(fā)現(xiàn)的巨環(huán)完全不同，不具可比性。

也有學(xué)者認(rèn)為，僅用偶然性確實無法解釋這些巨型結(jié)構(gòu)的存在。它們看起來相當(dāng)不可思議。如果宇宙中真的存在這樣的東西，人們未來應(yīng)該能夠通過更大規(guī)模的巡天觀測，發(fā)現(xiàn)更多類似結(jié)構(gòu)。

參考

A Giant Ring on the Sky

https://submissions.mirasmart.com/AAS247/Itinerary/PresentationDetail.aspx?evdid=4321

The Emperor’s New Arc: gigaparsec patterns abound in a ΛCDM universe

https://arxiv.org/abs/2502.03515

A Big Ring on the sky

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2024/07/055