Космос великая стена геркулес

Геркулес – Северная корона Великая стена или Великая стена — самая крупная из известных структур в наблюдаемой Вселенной , ее длина составляет около 10 миллиардов световых лет (для перспективы наблюдаемая Вселенная имеет диаметр около 93 миллиардов световых лет). Эта массивная надстройка представляет собой область неба, видимую на картировании набора данных гамма-всплесков (GRB), которая, как было обнаружено, имеет необычно более высокую концентрацию одинаково удаленных гамма-всплесков, чем ожидаемое среднее распределение. Он был обнаружен в начале ноября 2013 года группой американских и венгерских астрономов во главе с Иштваном Хорватом, Йоном Хаккилой и Жолтом Баголи во время анализа данных миссии Swift Gamma-Ray Burst вместе с другими данными наземных телескопов. Это самое крупное из известных образований во Вселенной, которое по размеру превышает размер предшествующей Huge-LQG примерно в два раза.

Сверхплотность находится во втором, третьем и четвертом галактических квадрантах (NQ2, NQ3 и NQ4) неба. Таким образом, он находится в Северном полушарии с центром на границе созвездий Дракона и Геркулеса . Вся кластеризация состоит примерно из 19 гамма-всплесков с диапазоном красного смещения от 1,6 до 2,1.

Обычно распределение гамма-всплесков во Вселенной появляется в наборах с распределением меньше 2σ или с менее чем двумя гамма-всплесками в средних данных системы точка-радиус. Одним из возможных объяснений этой концентрации является Великая китайская стена Геркулеса и северной короны. Стена имеет средний размер от 2 до 3 миллиардов парсеков (от 6 до 10 миллиардов световых лет). Такое сверхскопление может объяснить значительное распределение гамма-всплесков из-за его связи со звездообразованием.

Существование структуры было подвергнуто сомнению в других исследованиях, утверждающих, что структура была обнаружена в результате систематических ошибок в определенных статистических тестах, без учета всех эффектов вымирания.

СОДЕРЖАНИЕ

Открытие

Сверхплотность была обнаружена с использованием данных различных космических телескопов, работающих в гамма- и рентгеновском диапазонах волн, а также некоторых данных наземных телескопов. К концу 2012 года они успешно зарегистрировали 283 гамма-всплеска и измерили их красное смещение спектроскопически. Они разделили их на разные групповые подвыборки с разными красными смещениями, первоначально с пятью группами, шестью группами, семью группами и восемью группами, но каждое разделение групп в тестах предполагает слабую анизотропию и концентрацию, но это не тот случай, когда он подразделяется на девять групп, каждая из которых содержит 31 GRB; они заметили значительную кластеризацию гамма-всплесков четвертой подвыборки (z = от 1,6 до 2,1), причем 19 из 31 гамма-всплесков подвыборки сосредоточены в окрестностях второго, третьего и четвертого северных галактических квадрантов (NQ2, NQ3 и NQ4), охватывающих не менее 120 градусов неба. Согласно нынешним моделям звездной эволюции гамма-всплески вызываются только столкновением нейтронных звезд и коллапсом массивных звезд, и поэтому звезды, вызывающие эти события, обычно встречаются только в регионах с большим количеством материи. Используя двухточечный тест Колмогорова – Смирнова, тест ближайшего соседа и метод радиуса точки Bootstrap, они обнаружили, что статистическая значимость этого наблюдения составляет менее 0,05%. Возможная биномиальная вероятность найти кластеризацию составила p = 0,0000055. Позже в статье сообщается, что кластеризация может быть связана с ранее неизвестной сверхмассивной структурой.

Номенклатура

Авторы статьи пришли к выводу, что структура является возможным объяснением кластеризации, но они никогда не связывали с ней какое-либо имя. Хаккила заявил, что «во время процесса мы были больше озабочены тем, было ли это на самом деле или нет». Термин «Геркулес — Великая Китайская стена» был придуман филиппинским подростком из Марикины в Википедии после прочтения отчета Discovery News через три недели после открытия структуры в 2013 году. Номенклатура была использована Жаклин Ховард в ее «Talk Nerdy to» Me », и Хаккила позже будет использовать это имя.

Термин вводит в заблуждение, поскольку кластеризация занимает область, намного большую, чем созвездия Геркулеса и Корона Бореалис . Фактически, он охватывает регион от Ботеса до зодиакального созвездия Близнецов . Кроме того, скопление имеет несколько округлую форму, которая, скорее, является сверхскоплением , в отличие от вытянутой формы стенки галактики. Другое название, Великая стена GRB, было предложено в более поздней работе.

Характеристики

В документе говорится, что «14 из 31 гамма-всплесков сконцентрированы в пределах 45 градусов от неба», что соответствует размеру около 10 миллиардов световых лет (3 гигапарсека ) в самом длинном измерении, что составляет примерно одну девятую часть (10,7%). диаметра наблюдаемой Вселенной. Однако кластеризация содержит от 19 до 22 гамма-всплесков и охватывает длину в три раза больше, чем остальные 14 гамма-всплесков. Действительно, кластеризация пересекает более 20 созвездий и покрывает 125 градусов неба, или почти 15 000 квадратных градусов общей площади, что составляет от 18 до 23 миллиардов световых лет (от 5,5 до 7 гигапарсеков) в длину. Оно находится на красном смещении от 1,6 до 2,1.

Методы открытия

Команда делит 283 GRB на девять групп по 31 GRB. По крайней мере, три различных метода были использованы для выявления значимости кластеризации.

Двумерный тест Колмогорова – Смирнова.

Тест Колмогорова – Смирнова ( тест K – S) — это непараметрический тест на равенство непрерывных одномерных распределений вероятностей, который можно использовать для сравнения выборки с эталонным распределением вероятностей (одновыборочный тест K – S) или для сравнения двух выборок (двухвыборочный тест K – S), таким образом, его можно использовать для проверки сравнения распределений девяти подвыборок. Однако тест K – S можно использовать только для одномерных данных — его нельзя использовать для наборов данных, включающих два измерения, таких как кластеризация. Однако в статье Дж. А. Пикока от 1983 г. предлагается использовать все четыре возможных порядка между упорядоченными парами для вычисления разницы между двумя распределениями. Поскольку распределение неба любого объекта состоит из двух ортогональных угловых координат, команда использовала эту методологию.

Вверху: результаты теста 2D K – S девяти подвыборок гамма-всплеска. В таблице показано сравнение, например, разница между группой 1 и группой 2 составляет 9 баллов. Значения больше 2σ (значимые значения равны или больше 14) выделены курсивом и окрашены на желтый фон. Обратите внимание на шесть значимых значений в группе 4.

Результаты теста показывают, что из шести наибольших чисел пять относятся к группе 4. Шесть из восьми числовых сравнений группы 4 относятся к восьми наибольшим числовым разностям, то есть числам больше 14. Для расчета приблизительных вероятностей для разных чисел команда провела 40 тысяч имитаций, в которых 31 случайная точка сравнивалась с 31 другой случайной точкой. Результат содержит число 18 двадцать восемь раз и числа больше 18 десять раз, поэтому вероятность того, что числа будут больше 17, составляет 0,095%. Вероятность иметь числа больше 16 равна p = 0,0029, иметь числа больше 15 — p = 0,0094, а иметь числа больше 14 — p = 0,0246. Для случайного распределения это означает, что числа больше 14 соответствуют отклонениям 2σ, а числа больше 16 соответствуют отклонениям 3σ. Вероятность иметь числа больше 13 составляет p = 0,057 или 5,7%, что не является статистически значимым.

Тест ближайшего соседа

Используя статистику ближайшего соседа, тест, аналогичный тесту 2D K – S; 21 последовательная вероятность в группе 4 достигает предела 2σ, а 9 последовательных сравнений достигают предела 3σ. Можно вычислить биномиальные вероятности. Например, 14 из 31 гамма-всплесков в этой полосе красного смещения сосредоточены примерно в одной восьмой части неба. Биномиальная вероятность обнаружения этого отклонения равна p = 0,0000055.

Радиус точки начальной загрузки

Команда также использовала статистику для определения количества гамма-всплесков в пределах предпочтительной угловой области неба. Тест показал, что 15–25% неба, выделенные для группы 4, содержат значительно больше гамма-всплесков, чем аналогичные круги на других красных смещениях гамма-всплесков. Когда область выбрана равной 0,1125 × 4π, 14 гамма-всплесков из 31 лежат внутри круга. Когда область выбрана равной 0,2125 × 4π, 19 гамма-всплесков из 31 лежат внутри круга. Когда область выбрана равной 0,225 × 4π, 20 гамма-всплесков из 31 лежат внутри круга. В этом последнем случае только 7 из 4000 случаев начальной загрузки имели 20 или более GRB внутри круга. Таким образом, этот результат является статистически значимым (p = 0,0018) отклонением (биномиальная вероятность того, что это случайность, составляет менее 10 −6 ). Команда построила статистику для этого теста, повторив процесс большое количество раз (десять тысяч). Из десяти тысяч запусков методом Монте-Карло они выбрали наибольшее количество всплесков, обнаруженных в пределах углового круга. Результаты показывают, что только 7 из 4000 случаев начальной загрузки имеют 20 GRB в предпочтительном угловом круге.

Сомневаться

Некоторые исследования ставят под сомнение существование ГХБ. Исследование, проведенное в 2016 году, показало, что наблюдаемое распределение гамма-всплесков соответствовало тому, что можно было получить из моделирования методом Монте-Карло, но было ниже порога значимости 95% (p Смотрите также

Источник

Великая стена Геркулес — Северная Корона – что это?

Спойлер – крупнейшая наблюдаемая крупномасштабная структура в наблюдаемой Вселенной . Она настолько огромна, что достигает размеров более 10 млрд световых лет и составляет примерно 10% от диаметра Вселенной. До солнечной системы расстояние примерно
9-10 млрд световых лет.

Открыта Великая стена Геркулес — Северная Корона была в ноябре 2013 года по результатам наблюдений за вспышками гамма-излучения, которые проводились с 1997 по 2012 год Иштваном Хорватом и Жёлтом Багойем из Национального университета государственной службы в Будапеште (Венгрия), совместно с Йоном Хаккилой из Ч арльстонского колледжа в Южной Каролине (США).

Гамма-всплеск — космический выброс колоссальной энергии взрывного характера. В настоящее время наблюдается в отдалённых галактиках в самой жёсткой части электромагнитного спектра. Предположительно, большинство наблюдаемых ГВ представляет из себя сравнительно узкий луч мощного излучения, испускаемого во время вспышки сверхновой, когда быстро вращающаяся массивная звезда коллапсирует, превращаясь либо в нейтронную звезду, либо в кварковую звезду, либо в чёрную дыру.

Источники ГВ находятся на расстояниях в миллиарды световых лет от Земли, что означает их чрезвычайную мощность и редкость. За несколько секунд вспышки высвобождается столько энергии, сколько Солнцем выделилось бы за 10 миллиардов лет свечения. За миллион лет в одной галактике обнаруживаются лишь несколько ГВ .

История обнаружения

Открытие этой гигантской структуры сделано с использованием данных, которые были получены космической обсерватории Swift .
Это орбитальная обсерватория, запущенная 20 ноября 2004 года , является совместным проектом США , Великобритании и Италии . Ее основная задача как раз состоит в наблюдении и регистрации космических гамма-всплесков.

Из полученных данных получилось разделить небо условно на 9 частей, в каждой из которых исследовалась 31 вспышка гамма-излучения. В одной из таких частей неба 14 вспышек оказались распределенными в области угловым радиусом 45° и красным смещением от 1,5 до 2,0. Это говорит о том, что в данном регионе находятся тысячи и, скорее всего, миллионы галактик. Именно так получилось обнаружить эту крупномасштабную структуру — Великая стена Геркулес — Северная Корона.

Проблемы современной космологии

Однако, обнаружение таких сверхбольших структур – серьезная проблема для современной космологии. Согласно общепринятому космологическому принципу , на очень большом масштабе наблюдений Вселенная должна быть однородной и изотропной, то есть любые случайные отклонения в массе и структуре материи должны быть очень незначительными в разных областях Вселенной . И вот обнаружение стены Геркулес-Северная Корона , неоднородной структуры размером более чем в 30 раз больше предсказанного размера, ставит под сомнение сам космологический принцип.

Космологический принцип — основное положение современной космологии, согласно которому каждый наблюдатель в один и тот же момент времени, независимо от места и направления наблюдения, обнаруживает во Вселенной в среднем одну и ту же картину. Независимость от места наблюдений называется однородность; независимость от направления наблюдений, то есть отсутствие выделенного направления в пространстве — изотропия

Но это еще не все. Расстояние в 10 млрд световых лет означает, что мы видим данную структуру такой, какой она была 10 млрд лет назад, или спустя 3,8 млрд лет после Большого Взрыва. Однако, это противоречит существующим моделям эволюции Вселенной – формирование на этом этапе таких сложных и массивных структур не эти модели не допускают.

Пока не существует гипотезы, каким образом такая огромная структура могла сформироваться за относительно короткий, по космическим меркам, срок.

Источник