Vintergalaxen, som mäter 100 000 till 180 000 ljusår (31 - 55 kiloparsek) i diameter och innehåller 100 till 400 miljarder stjärnor, är så enorm att den svirrar sinnet. Och ändå, när det gäller universums storskaliga struktur, är vår galax bara en droppe i skopan. Ser man längre fram har astronomer noterat att galaxer bildar kluster, som i sin tur bildar superkluster - de största kända strukturerna i universum.
Den supercluster som vår galax ligger i är känd som Laniakea Supercluster, som sträcker sig över 500 miljoner ljusår. Men tack vare en ny studie av ett team med indiska astronomer har en ny supercluster identifierats som gör alla tidigare kända till skam. Denna supercluster, känd som Saraswati, har över 650 miljoner ljusår (200 megaparsek) i diameter, vilket gör den till den största storskaliga strukturen i det kända universum.
Studien, som nyligen dök upp i The Astrophysical Journal under titeln “Saraswati: En extremt massiv ~ 200 Megaparsec Scale Supercluster”, leddes av astronomer från Inter University Center for Astronomy & Astrophysics (IUCAA) och Indian Institute of Science Education and Research (IISER), med hjälp från ett antal indiska universitet.
För studiens skull förlitade sig teamet på data som erhållits av Sloan Digital Sky Survey (SDSS) för att undersöka universums storskaliga struktur. Tidigare har astronomer funnit att kosmos är hierarkiskt sammansatt, med galaxer arrangerade i kluster, superkluster, ark, väggar och filament. Dessa är åtskilda av enorma kosmiska tomrum, som tillsammans skapar universums enorma ”kosmiska webb” -struktur.
Superkluster, som är de största sammanhängande strukturerna på den kosmiska webben, är i princip kedjor av galaxer och galaxkluster som kan sträcka sig över hundratals miljoner ljusår och innehålla biljoner stjärnor. I slutändan hittade teamet en supercluster som ligger ungefär 4 miljarder (1226 megaparsek) ljusår från jorden - i stjärnbilden Fiskarna - som är 600 miljoner ljusår bred och kan innehålla massekvivalenterna över 20 miljoner solar.
De gav denna supercluster namnet ”Saraswati”, namnet på en forntida flod som spelade en viktig roll i uppkomsten av den indiska civilisationen. Saraswait är också namnet på en gudinna som dyrkes i Indien idag som innehavare av himmelska floder och gudinnan för kunskap, musik, konst, visdom och natur. Denna upptäckt var särskilt överraskande, eftersom Saraswati var äldre än väntat.
I huvudsak dök superklustern upp i SDSS-data som den skulle ha gjort när universumet var ungefär 10 miljarder år gammalt. Så inte bara är Saraswati en av de största superkluster som hittills upptäckts, utan dess existens väcker några allvarliga frågor om våra nuvarande kosmologiska modeller. I princip förutsäger den dominerande modellen för kosmisk evolution inte att en sådan överbyggnad skulle kunna existera när universum var 10 miljarder år gammalt.
Känd som "Cold Dark Matter" -modellen förutspår denna teori att små strukturer (dvs galaxer) först bildades i universum och sedan samlades i större strukturer. Även om variationer inom denna modell finns förutspår ingen att något så stort som Saraswati kunde ha funnits för 4 miljarder år sedan. På grund av detta kan upptäckten kräva att astronomer ska tänka om sina teorier om hur universum blev vad det är idag.
Kort sagt, Saraswati supercluster bildades vid en tidpunkt då Dark Energy började dominera strukturbildning, och ersatte gravitationen som den viktigaste kraften som formar den kosmiska utvecklingen. Som Joydeep Bagchi, en forskare från IUCAA och huvudförfattaren till uppsatsen, och medförfattare Shishir Sankhyayan (av IISER) förklarade i ett pressmeddelande från IUCAA:
'' Vi blev mycket förvånade över att upptäcka detta jätte-väggliknande supercluster av galaxer ... Detta supercluster är tydligt inbäddat i ett stort nätverk av kosmiska filament som spåras av kluster och stora tomrum. Tidigare har bara några få relativt stora superkluster rapporterats, till exempel 'Shapley Concentration' eller 'Sloan Great Wall' i det närliggande universum, medan 'Saraswati' supercluster är mycket mer avlägsen. Vårt arbete kommer att hjälpa till att belysa den förvirrande frågan; hur sådana extremt stora, framstående förbättringar av materialtäthet hade bildat miljarder år tidigare när den mystiska Dark Energy just hade börjat dominera strukturbildning. ''
Som sådan kan upptäckten av denna mest massiva superkluster kasta ljus på hur och när Dark Energy spelade en viktig roll i superclusterformation. Det öppnar också dörren till andra kosmologiska teorier som konkurrerar med CDM-modellen, som kan erbjuda mer konsekventa förklaringar till varför Saraswati kan existera 10 miljarder år efter Big Bang.
En sak är en klar tanke: denna upptäckt representerar en spännande möjlighet för ny forskning om kosmisk bildning och evolution. Och med hjälp av nya instrument och observationsanläggningar kommer astronomer att kunna titta på Saraswait och andra superkluster närmare under de kommande åren och studera hur de påverkar sin kosmiska miljö.
