Великая стена Геркулеса -Северной Короны (HCB) [1] [5] или просто Великая стена [6] представляет собой нить галактики , которая является крупнейшей известной структурой в наблюдаемой Вселенной , ее длина составляет около 10 миллиардов световых лет ( наблюдаемая Вселенная имеет диаметр около 93 миллиардов световых лет). Эта массивная сверхструктура представляет собой область неба, видимую на картографировании набора данных гамма-всплесков (GRB), в которой, как было обнаружено, концентрация гамма-всплесков, находящихся на одинаковом расстоянии, необычно выше ожидаемого среднего распределения. [2] [3] Он был обнаружен в начале ноября 2013 года группой американских и венгерских астрономов под руководством Иштвана Хорвата, Йона Хаккилы и Жолта Баголи во время анализа данных миссии Swift Gamma-Ray Burst Mission вместе с другими данными, полученными с Земли. на базе телескопов. [2] [3] Это крупнейшее известное образование во Вселенной, превышающее размер Огромного -LQG примерно в два раза. [7]
Сверхплотность находится во Втором, Третьем и Четвертом галактических квадрантах (NGQ2, NGQ3 и NGQ4) неба. Таким образом, он лежит 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. [3]
Обычно распределение гамма-всплесков во Вселенной появляется в наборах с распределением менее 2σ или с менее чем двумя гамма-всплесками в средних данных системы точка-радиус. [ нужны разъяснения ] Одним из возможных объяснений этой концентрации является Великая стена Геркулеса-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 распространение гамма-всплесков из-за его связи с звездообразованием.
В других исследованиях было высказано сомнение в существовании этой структуры, утверждалось, что структура была обнаружена в результате систематических ошибок в некоторых статистических тестах без учета полных последствий вымирания. [10] [11] В статье 2020 года (первоначальной группы первооткрывателей и других) говорится, что их анализ наиболее надежного текущего набора данных подтверждает существование структуры, но для окончательного решения этого вопроса потребуется спутник THESEUS . [12]
Избыточная плотность была обнаружена с использованием данных различных космических телескопов, работающих в гамма- и рентгеновском диапазонах, а также некоторых данных наземных телескопов. К концу 2012 года они успешно зарегистрировали 283 гамма-всплеска и спектроскопически измерили их красные смещения. Они разделили их на разные групповые подвыборки с разными красными смещениями, первоначально на пять групп, шесть групп, семь групп и восемь групп, но каждое разделение групп в тестах предполагает слабую анизотропию и концентрацию, но это не тот случай, когда оно подразделяется на девять групп, каждая из которых содержит 31 гамма-всплеск; они заметили значительное скопление гамма-всплесков четвертой подвыборки (z = от 1,6 до 2,1), при этом 19 из 31 гамма-всплеска подвыборки сосредоточены в окрестностях Второго, Третьего и Четвертого северных галактических квадрантов (NGQ2, NGQ3 и NGQ4), охватывающих не менее 120 градусов неба. [2] [13] Согласно современным моделям звездной эволюции, гамма-всплески вызываются только столкновением нейтронных звезд и коллапсом массивных звезд, и поэтому звезды, вызывающие эти события, обнаруживаются только в регионах с большим количеством материи в целом. 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 обнаружения кластеризации составила p=0,0000055. Позже в статье сообщается, что кластеризация может быть связана с ранее неизвестной сверхмассивной структурой. [2]
Авторы статьи пришли к выводу, что возможным объяснением кластеризации является структура, но они никогда не связывали с ней какое-либо имя. [14] Хаккила заявил, что «во время процесса нас больше беспокоило, было ли это реальным или нет». [14] Термин «Великая стена Геркулеса – Северной Короны» был придуман Джондриком Вальдесом, филиппинским подростком из Марикины в Википедии , [14] [15] после прочтения репортажа Discovery News [16] через три недели после открытия структуры в 2013 году. Эта номенклатура использовалась Жаклин Ховард в ее серии видео «Talk Nerdy to Me», [17] и Хаккила позже использовал это имя. [1]
Термин вводит в заблуждение, поскольку скопление занимает область, намного большую, чем созвездия Геркулеса и Северной Короны . Фактически, он охватывает регион от Волопаса до зодиакального созвездия Близнецов . Кроме того, скопление имеет несколько округлую форму, что скорее является сверхскоплением , в отличие от вытянутой формы стенки галактики. Другое название, Великая стена GRB, было предложено в более поздней статье. [6]
В документе говорится, что «14 из 31 гамма-всплесков сконцентрированы в пределах 45 градусов неба», [3] что соответствует размеру около 10 миллиардов световых лет (3 гигапарсека ) в самом длинном измерении, [ оригинальное исследование? ], что составляет примерно одну девятую (10,7%) диаметра наблюдаемой Вселенной. Однако кластеризация содержит от 19 до 22 GRB и занимает длину в три раза большую, чем остальные 14 GRB. Действительно, скопление пересекает более 20 созвездий и покрывает 125 градусов неба, или почти 15 000 квадратных градусов общей площади, что соответствует примерно 18–23 миллиардам световых лет (5,5–7 гигапарсек) в длину. Оно находится на красном смещении от 1,6 до 2,1.
Команда разделила 283 GRB на девять групп в наборах по 31 GRB. Для выявления значимости кластеризации использовались как минимум три разных метода.
Тест Колмогорова-Смирнова (тест K-S) представляет собой непараметрический тест равенства 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 1983 года предлагается использовать все четыре возможных порядка между упорядоченными парами для расчета разницы между двумя распределениями. Поскольку распределение любого объекта по небу состоит из двух ортогональных угловых координат, команда использовала эту методологию. [3]
В приведенной выше таблице показаны результаты 2D-теста K – S девяти подвыборок GRB. Например, разница между группой 1 и группой 2 составляет 9 баллов. Значения, превышающие 2 σ (значимые значения, равные или превышающие 14), выделены курсивом и окрашены в желтый фон. Обратите внимание на шесть значимых значений в группе 4.
Результаты проверки показывают, что из шести наибольших чисел пять относятся к группе 4. Шесть из восьми численных сравнений группы 4 относятся к восьми наибольшим числовым разностям, то есть числам больше 14. Для расчета приближенных вероятностей для разных чисел команда провела 40 тысяч симуляций, 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 получения чисел 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 2 отклонениям σ , а числа больше 16 соответствуют 3 отклонениям σ . Вероятность наличия чисел больше 13 составляет p = 0,057, или 5,7%, что не является статистически значимым. [3]
Использование статистики ближайших соседей, тест, аналогичный 2D-тесту K – S; 21 последовательная вероятность в группе 4 достигает предела 2 σ , а 9 последовательных сравнений достигают предела 3 σ . Можно вычислить биномиальные вероятности. Например, 14 из 31 гамма-всплеска в этой полосе красного смещения сосредоточены примерно на одной восьмой части неба. Биномиальная вероятность обнаружения этого отклонения равна p =0,0000055.
Команда также использовала статистику начальной загрузки , чтобы определить количество гамма-всплесков в 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 площадь выбрана равной 0,1125 × 4 π , 14 гамма-всплесков из 31 лежат внутри круга. Когда площадь выбрана равной 0,2125 × 4 π , 19 гамма-всплесков из 31 лежат внутри круга. Когда площадь выбрана равной 0,225 × 4 π , 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 представляет собой статистически значимое ( p = 0,0018) отклонение (биномиальная вероятность того, что это случайное значение, составляет менее 10 -6 ). Команда построила статистику для этого теста, повторив процесс большое количество раз (десять тысяч). Из десяти тысяч прогонов Монте-Карло они выбрали наибольшее количество всплесков, обнаруженных в пределах углового круга. Результаты показывают, что только 7 из 4000 случаев начальной загрузки имеют 20 гамма-всплесков в предпочтительном угловом круге.
Некоторые исследования поставили под сомнение существование ГХБ. Исследование, проведенное в 2016 году, показало, что наблюдаемое распределение гамма-всплесков соответствует тому, что можно было получить на основе моделирования Монте-Карло, но было ниже порога вероятности 95% (p < 0,05) значимости, обычно используемого в анализе p -значений . [11] Исследование, проведенное в 2020 году, выявило еще более высокие уровни вероятности при учете систематических ошибок в статистических тестах и показало, что, учитывая использование девяти диапазонов красного смещения, порог вероятности на самом деле должен быть ниже, чем p < 0,05, а не около p < 0,005. [10] В статье 2020 года (авторской группы первооткрывателей и других) говорится, что их анализ наиболее надежного текущего набора данных подтверждает существование структуры, но для окончательного решения этого вопроса потребуется спутник THESEUS . [12]
Наш статистический анализ подтверждает наличие кластеризации в наиболее надежном наборе данных, доступных на данный момент... Из всего этого мы делаем вывод, что Великая стена Геркулеса-Северной Короны действительно может быть крупнейшей структурой во Вселенной - но чтобы иметь возможность окончательно решить, является ли она на самом деле существует, нам нужен ТЕЗЕЙ.
