天文學家在8.2 億光年外發現了一個巨大的氣泡–Hoʻoleilana。這個結構被認為是宇宙誕生之初的殘留物，而且比預測的要大，它為了解星系演化和宇宙膨脹動態提供了寶貴的信息。

紅色區域（左）顯示的是重子聲學振盪所包圍的外殼，單個星係被描繪成發光的小斑點。藍色細絲顯示了更大的宇宙網，其中突出顯示了以前已知的特徵，如拉尼凱亞（Laniākea）。資料來源：Frédéric Durillon，Animea Studio；Daniel Pomarède，IRFU，CEA University Paris-Saclay。這項工作得到了法國政府2030（P2I – 物理研究生院）的資助，資助編號為ANR-11-IDEX-0003

夏威夷大學牽頭在距離地球8.2億光年的地方發現了一個巨大的氣泡，據信它是宇宙誕生時的化石狀殘留物。夏威夷大學天文研究所的天文學家布倫特-塔利（Brent Tully）和他的團隊在星系網中意外地發現了這個氣泡。這個實體被命名為”Hoʻoleilana”，這個詞來自夏威夷創世歌謠”Kumulipo”，喚起了結構的起源。

這些新發現發表在9月5日的《天體物理學雜誌》上，提到這些大質量結構是大爆炸理論所預測的，是在早期宇宙物質中發現的三維漣漪（即重子聲振盪（BAO） ）的結果。

意外發現

“我們並沒有尋找它。它是如此巨大，以至於蔓延到了我們正在分析的那片天空的邊緣，”塔利解釋說。”作為星系密度的增強，它比預期的特徵要強得多。十億光年的超大直徑超出了理論預期。如果它的形成和演化符合理論，那麼這個BAO 比預期的更接近，這意味著宇宙膨脹率的數值很高”。

天文學家利用《宇宙流-4》（Cosmicflows-4）星表中的數據確定了這個氣泡的位置，這是迄今為止最大的星系精確距離彙編。塔利於2022年秋天與他人共同發表了這份特殊的星表。他的研究團隊認為，這可能是天文學家首次發現與BAO 相關的單個結構。這一發現有助於增進科學家對星系演化影響的了解。

新發現提到，這些大質量結構是大爆炸理論所預測的，是在早期宇宙物質中發現的三維漣漪（即重子聲振盪（BAO））的結果。資料來源：Frédéric Durillon，Animea Studio；Daniel Pomarède，IRFU，CEA University Paris-Saclay。這項工作得到了法國2030（P2I – 物理研究生院）的政府資助，資助編號為ANR-11-IDEX-0003。

巨大的物質氣泡

根據已經確立的宇宙大爆炸理論，在最初的40 萬年中，宇宙是一個類似於太陽內部的熱等離子體大鍋。在等離子體中，電子與原子核分離。在此期間，密度稍高的區域開始在重力作用下坍塌，即使強烈的輻射試圖將物質推開。引力和輻射之間的鬥爭使等離子體產生振盪或漣漪，並向外擴散。

早期宇宙中最大的波紋取決於聲波所能傳播的距離。由等離子體中的聲速決定，這個距離差不多是5 億光年，一旦宇宙冷卻，不再是等離子體，這個距離就固定下來，留下巨大的三維漣漪。在漫長的歲月中，星系在密度峰形成了巨大的氣泡狀結構。星系的分佈模式，如果能夠正確辨別，就能揭示這些遠古信使的特性。

深入探索

法國巴黎薩克雷大學（CEA Paris-Saclay University）的研究員丹尼爾-波馬雷德（Daniel Pomarede）說：”我是這個星系群的製圖師，繪製Hoʻoleilana 的三維地圖有助於我們了解它的內容以及與周圍環境的關係。繪製這張地圖是一個令人驚嘆的過程，我們可以看到Hoʻoleilana 的巨型外殼結構是如何由過去被確認為本身就是宇宙中一些最大結構的元素組成的。”

同一組研究人員還在2014年發現了拉尼凱亞超星系團。與之相比，包括銀河系在內的這個結構就顯得很小了。Laniākea的直徑約為5億光年，一直延伸到這個大得多的氣泡的近邊緣。

發現單個BAO

塔利的研究小組發現，Hoʻoleilana曾在2016年的一篇研究論文中被指出是斯隆數字巡天中看到的幾個殼狀結構中最突出的一個。然而，早期的工作並沒有揭示該結構的全部範圍，該研究小組也沒有得出他們發現了一個BAO的結論。

利用宇宙流-4 星表，研究人員得以看到一個完整的球形星系外殼，確定了它的中心，並顯示出從該中心向各個方向的星系密度都有統計學上的增強。Hoʻoleilana包含了天文學家以前發現的許多著名結構，如包含後發星團的哈佛/史密森牆、大力神星團和斯隆牆。Boötes 超星系團位於其中心。歷史上的博厄特虛空（Boötes Void）是一個巨大的空球形區域，位於Hoʻoleilana 內。

Hoʻoleilana 的意義

模擬測試表明，被確認為Hoʻoleilana 的殼結構是統計事故的概率小於1%。Hoʻoleilana具有理論上預期的重子聲振蕩的特性，包括在其中心有一個豐富的超星系團，但是它比預期的更突出。

具體來說，Hoʻoleilana 比宇宙學標準模型理論預期的要稍大一些，也比之前的星系間距統計配對研究發現的要稍大一些。它的大小與對宇宙局部膨脹率和大尺度星系流動的觀測結果一致，而這些觀測結果也暗示了標準模型的微妙問題。