Геркулес – Северная Корона Великая Китайская стена - Hercules–Corona Borealis Great Wall

Геркулес – Северная Корона Великая стена
Геркулес-CoronaBorealisGreatWall.png
Концепция художника на основе аксонометрического изображения предполагаемой надстройки Hercules-Corona Borealis Great Wall
Данные наблюдений (Эпоха J2000)
Созвездие (s)Геркулес, Corona Borealis, Лира, Волопас и Драко[1]
Прямое восхождение17час 0м
Склонение+27° 45′
Большая ось3 Гпк (10 Gly )[2][3]
Малая ось2.2 Гпк (7 Gly ) час−1
0.6780
Красное смещение1,6 к 2,1[2][3]
Расстояние
(совместное перемещение )		От 9,612 до 10,538 миллиард световых лет (расстояние легкого путешествия )[4]
От 15,049 до 17,675 миллиардов световых лет
(настоящее время сопутствующее расстояние )[4]
Связующая масса2×1019[нужна цитата ] M☉
Смотрите также: Группа галактик, Скопление галактик, Список групп и скоплений галактик

Геркулес – Северная Корона Великая Китайская стена[1][5] или Великая стена[6] это самая большая известная структура в наблюдаемая вселенная, имеющий длину около 10 миллиардов световых лет (для сравнения, наблюдаемая Вселенная имеет диаметр около 93 миллиардов световых лет). Эта массивная надстройка представляет собой область неба, которую можно увидеть на карте данных гамма-всплески (GRB), в которых было обнаружено необычно более высокую концентрацию столь же удаленных GRB, чем ожидаемое среднее распределение.[2][3] Он был обнаружен в начале ноября 2013 года группой американских и венгерских астрономов во главе с Иштваном Хорватом, Йоном Хаккилой и Жолтом Баголи при анализе данных Миссия Swift Gamma-Ray Burst вместе с другими данными наземных телескопов.[2][3] Это самое крупное известное образование во Вселенной, превышающее размеры предшествующего Огромный LQG примерно в два раза.[7]

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 созвездия Драко и Геркулес. Вся кластеризация состоит примерно из 19 гамма-всплесков с диапазоном красного смещения от 1,6 до 2,1.[3]

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.[8][9] Стена имеет средний размер от 2 до 3 миллиардов парсеков (от 6 до 10 миллиардов световых лет).[5] 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.[10][11]

Открытие

А гамма-всплеск, как те, которые использовались для нанесения на стену

Сверхплотность была обнаружена с использованием данных различных космических телескопов, работающих на гамма-луч и рентгеновский снимок длины волн, плюс некоторые данные с 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 по 31 GRB в каждой; 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 второй, третьей и четвертой северных областей. Галактические квадранты (NQ2, NQ3 и NQ4) охватывающие не менее 120 градусов неба.[2][12] 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 Bootstrap point-radius, 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.[2]

Номенклатура

Авторы статьи пришли к выводу, что структура является возможным объяснением кластеризации, но они никогда не связывали с ней какое-либо название.[13] Хаккила заявил, что «во время процесса мы были больше озабочены тем, было ли это реальным или нет».[13] Термин «Геркулес - Великая северная корона» был придуман одним из Филиппинский подросток из Марикина Сити на сайте Википедия,[13][14] после прочтения Новости открытия отчет[15] через три недели после открытия структуры в 2013 году. Эту номенклатуру использовала Жаклин Ховард в ее сериале видео «Talk Nerdy to Me»,[16] и Хаккила позже использовал это имя.[1]

Термин вводит в заблуждение, поскольку кластеризация занимает область, намного большую, чем созвездия. Геркулес и Corona Borealis. Фактически, он охватывает регион от Волопас до насколько Зодиак созвездие Близнецы. Кроме того, скопление имеет несколько округлую форму, что, скорее, является сверхскопление, в отличие от вытянутой формы стенки галактики. Другое название, Великая стена GRB, было предложено в более поздней работе.[6]

Характеристики

В документе говорится, что «14 из 31 гамма-всплесков сосредоточены в пределах 45 градусов от неба»,[3] что соответствует размеру около 10 миллиардов световых лет (около 3 гигапарсек ) в самом длинном измерении, составляющем примерно 1/9 (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 охватывает 125 градусов неба, или почти 15 000 квадратных градусов в общей площади, что соответствует длине от 18 до 23 миллиардов световых лет (от 5,5 до 7 гигапарсеков). Он лежит в красное смещение От 1,6 до 2,1.

Методы открытия

Команда делит 283 GRB на девять групп в наборы по 31 GRB. Для выявления значимости кластеризации использовались по крайней мере три различных метода.

Двумерный тест Колмогорова-Смирнова

В Тест Колмогорова-Смирнова (KS-тест) - это непараметрический тест на равенство непрерывных одномерных распределений вероятностей, который можно использовать для сравнения выборки с эталонным распределением вероятностей (однократный тест K – S) или для сравнения двух выборок (двух- sample K – S test), 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 1983 года J.A. Пикок предлагает использовать все четыре возможных порядка между упорядоченными парами для вычисления разницы между двумя распределениями. Поскольку распределение любого объекта по небу состоит из двух ортогональных угловых координат, команда использовала эту методологию.[3]

№ группы23456789
1991511139128
2101871511912
31491114910
41510151711
51313810
610138
71010
811

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 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.[3]

Тест ближайшего соседа

Используя статистику ближайшего соседа, 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 1/8 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 показывает, 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 GRB 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, меньше 10.−6). Команда построила статистику для этого теста, повторив процесс большое количество раз (десять тысяч). Из десяти тысяч запусков 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 согласуется с тем, что можно было бы получить из моделирования методом Монте-Карло, хотя и все еще ниже порогового значения вероятности 0,05, обычно используемого в анализе p-значения.[11] Исследование, проведенное в 2020 году, обнаружило еще более высокие уровни вероятности (хотя все еще ниже порога вероятности 0,05) при рассмотрении систематических ошибок в статистических тестах и ​​утверждало, что с учетом использования девяти диапазонов красного смещения порог вероятности фактически должен быть ниже 0,05, примерно 0,005.[10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Хорват, Иштван; Баголы, Жолт; Хаккила, Джон; Тот, Л. Виктор (2015). «Новые данные подтверждают существование Великой стены Геркулеса и северной короны». Астрономия и астрофизика. 584: A48. arXiv:1510.01933. Bibcode:2015A & A ... 584A..48H. Дои:10.1051/0004-6361/201424829. S2CID  56073380.
  2. ^ а б c d е ж Хорват, Иштван; Хаккила, Джон; Баголы, Жолт (2014). «Возможная структура распределения гамма-всплесков в небе на втором красном смещении». Астрономия и астрофизика. 561: id.L12. arXiv:1401.0533. Bibcode:2014A & A ... 561L..12H. Дои:10.1051/0004-6361/201323020. S2CID  24224684.
  3. ^ а б c d е ж грамм час Хорват I .; Хаккила Дж. И Баголы З. (2013). «Самая большая структура Вселенной, определенная гамма-всплесками». 7-й симпозиум по гамма-всплескам в Хантсвилле, GRB 2013: статья 33 в журнале EConf Proceedings C1304143. 1311: 1104. arXiv:1311.1104. Bibcode:2013arXiv1311.1104H.
  4. ^ а б "Отношение красного смещения к расстоянию".
  5. ^ а б Хорват, Иштван; Баголы, Жолт; Хаккила, Джон; Тот, Л. Виктор (2014). «Аномалии пространственного распределения гамма-всплесков». Труды науки: 78. arXiv:1507.05528. Bibcode:2014styd.confE..78H.
  6. ^ SciShow Space (21 июля 2016 г.). "Невероятно огромная группа квазаров".
  7. ^ Клотц, Ирэн (2013-11-19). «Самая большая структура Вселенной - это космическая головоломка». открытие. Получено 2013-11-22.
  8. ^ «Самая большая вещь во Вселенной настолько огромна, что не должна существовать вообще». The Huffington Post. 27 мая 2014 г.
  9. ^ а б Кристиан, Сэм (11.07.2020). «Пересмотр свидетельств Великой Китайской стены Геркулеса и северной короны». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 495 (4): 4291–4296. arXiv:2006.00141. Дои:10.1093 / mnras / staa1448. ISSN  0035-8711. S2CID  219177572.
  10. ^ а б Ukwatta, T. N .; Возняк, П. Р. (01.01.2016). «Исследование кластеризации гамма-всплесков, зависящих от красного смещения и длительности». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 455 (1): 703–711. Дои:10.1093 / мнрас / stv2350. ISSN  0035-8711.
  11. ^ «Профессор Чарльстонского колледжа открывает невероятные масштабы». Колледж сегодня. Рон Механка. 15 июля 2014 г.. Получено 14 ноября 2014.
  12. ^ а б c "Звездный удар". Колледж Чарльстона Журнал. Марк Берри. 3 ноября 2014 г.. Получено 14 ноября 2014.
  13. ^ "Геркулес-Корона Бореалис Великая Китайская стена". Википедия. 22 ноября 2013 г.. Получено 12 января 2016.
  14. ^ Клотц, Ирэн (19 ноября 2013 г.). «Самая большая структура Вселенной - это космическая головоломка». Новости открытия. Получено 12 января 2016.
  15. ^ Ховард, Жаклин (27 мая 2014 г.). «Самая большая вещь во Вселенной настолько огромна, что не должна существовать вообще». The Huffington Post.