Wielki Mur Hercules-Corona Borealis - Hercules–Corona Borealis Great Wall

Wielki Mur Hercules-Corona Borealis
Hercules-CoronaBorealisGreatWall.png
Koncepcja artysty oparta na aksonometrycznym widoku wywnioskowanej nadbudowy Wielki Mur Hercules-Corona Borealis
Dane obserwacyjne ( Epoka J2000)
Konstelacja (e) Herkules , Corona Borealis , Lyra , Boötes i Draco
rektascensja 17 h 0 m
Deklinacja +27° 45′
Oś główna 3  Gpc (10  Gly )
Oś mała 2,2  Gpc (7  Gly ) h-1
0,6780
Przesunięcie ku czerwieni 1,6 do 2,1
Odległość
( współprzenoszenie )		 9,612 do 10,538 miliardów lat świetlnych ( odległość podróży światła )
15,049 do 17,675 miliardów lat świetlnych
(obecna odległość przemieszczania się )
Masa wiążąca 2 x 10 19  M ☉
Zobacz także: grupa Galaxy , gromady galaktyk , Lista grup i gromad galaktyk

Hercules-Corona Borealis Wielki Mur czy Wielki Mur jest największa znana budowla w obserwowalnym wszechświecie , o wymiarach około 10 miliardów lat świetlnych długości (dla perspektywy obserwowalny wszechświat jest około 93 miliardów lat świetlnych średnicy). Ta masywna nadbudowa jest regionem nieba widzianym w mapowaniu zbioru danych rozbłysków gamma (GRB), w którym stwierdzono, że ma niezwykle wyższą koncentrację GRB o podobnej odległości niż oczekiwany średni rozkład. Został odkryty na początku listopada 2013 r. przez zespół amerykańskich i węgierskich astronomów kierowany przez Istvána Horvátha , Jona Hakkilę i Zsolta Bagoly'ego podczas analizy danych z misji Swift Gamma-Ray Burst wraz z innymi danymi z naziemnych teleskopów. Jest to największa znana formacja we wszechświecie, około dwukrotnie przewyższająca rozmiar poprzedniej Huge-LQG .

Nadmierna gęstość dotyczy drugiego, trzeciego i czwartego kwadrantu galaktyki (NQ2, NQ3 i NQ4) nieba. Tak więc leży na półkuli północnej, wyśrodkowanej na granicy konstelacji Drako i Herkulesa . Cały klaster składa się z około 19 GRB z zakresami przesunięcia ku czerwieni od 1,6 do 2,1.

Zazwyczaj rozkład GRB we wszechświecie pojawia się w zestawach mniejszych niż rozkład 2σ lub z mniej niż dwoma GRB w średnich danych układu punkt-promień. Jednym z możliwych wyjaśnień tej koncentracji jest Wielki Mur Hercules-Corona Borealis. Ściana ma średni rozmiar przekraczający 2 miliardy do 3 miliardów parseków (6 do 10 miliardów lat świetlnych). Taka supergromada może wyjaśnić znaczącą dystrybucję GRB ze względu na jej powiązanie z powstawaniem gwiazd.

W innych badaniach postawiono wątpliwości co do istnienia struktury, twierdząc, że struktura została znaleziona poprzez błędy systematyczne w pewnych testach statystycznych, bez uwzględnienia pełnych skutków wyginięcia.

Odkrycie

Rozbłysk gamma , jak te używane do mapowania ścianę

Nadmierną gęstość odkryto przy użyciu danych z różnych teleskopów kosmicznych działających w zakresie promieniowania gamma i rentgenowskiego , a także niektórych danych z teleskopów naziemnych. Do końca 2012 roku z powodzeniem zarejestrowali 283 GRB i zmierzyli ich przesunięcia ku czerwieni spektroskopowo. Podzielili je na różne podpróbki grupowe o różnych przesunięciach ku czerwieni, początkowo z pięcioma grupami, sześcioma grupami, siedmioma grupami i ośmioma grupami, ale każdy podział grupy w testach sugeruje słabą anizotropię i koncentrację, ale tak nie jest, gdy jest podzielony na dziewięć grup, każda zawierająca 31 GRB; zauważyli znaczne skupienie GRB z czwartej podpróby (z = 1,6 do 2,1), przy czym 19 z 31 GRB z podpróbki jest skoncentrowanych w pobliżu drugiego, trzeciego i czwartego północnego kwadrantu galaktycznego (NQ2, NQ3 i NQ4) obejmującego nie mniej niż 120 stopni nieba. W obecnych modelach ewolucyjnych gwiazd GRB są powodowane jedynie przez zderzenia gwiazd neutronowych i zapadanie się masywnych gwiazd, i jako takie gwiazdy powodujące te zdarzenia można znaleźć tylko w regionach o ogólnie większej ilości materii. Stosując dwupunktowy test Kołmogorowa-Smirnowa, test najbliższego sąsiedztwa oraz metodę promienia punktowego Bootstrapa, stwierdzili, że istotność statystyczna tej obserwacji jest mniejsza niż 0,05%. Możliwe dwumianowe prawdopodobieństwo znalezienia grupowania wynosiło p=0,000055. W dalszej części artykułu doniesiono, że tworzenie klastrów może być związane z wcześniej nieznaną strukturą supermasywną.

Nomenklatura

Autorzy artykułu doszli do wniosku, że struktura jest możliwym wyjaśnieniem skupienia, ale nigdy nie skojarzyli z nią żadnej nazwy. Hakkila stwierdził, że „podczas procesu byliśmy bardziej zainteresowani tym, czy to było prawdziwe, czy nie”. Termin „Wielki Mur Hercules-Corona Borealis” został ukuty przez filipińską nastolatkę z Marikina na Wikipedii , po przeczytaniu raportu Discovery News trzy tygodnie po odkryciu struktury w 2013 roku. „Ja”, a Hakkila później użyje tej nazwy.

Termin ten jest mylący, ponieważ skupienie zajmuje obszar znacznie większy niż konstelacje Herkulesa i Corona Borealis . W rzeczywistości obejmuje region od Boötes do konstelacji Zodiaku Bliźniąt . Ponadto gromada ma nieco okrągły kształt, co jest bardziej prawdopodobne jako supergromada , w przeciwieństwie do wydłużonego kształtu ściany galaktyki. W późniejszym artykule zaproponowano inną nazwę, Wielki Mur GRB.

Charakterystyka

Artykuł stwierdza, że ​​„14 z 31 GRB jest skoncentrowanych pod kątem 45 stopni nieba”, co przekłada się na rozmiar około 10 miliardów lat świetlnych (3 gigaparseków ) w jego najdłuższym wymiarze, czyli około jednej dziewiątej (10,7%). średnicy obserwowalnego wszechświata. Jednak klastrowanie zawiera od 19 do 22 GRB i obejmuje długość trzykrotnie większą niż pozostałe 14 GRB. Rzeczywiście, gromada przecina ponad 20 konstelacji i obejmuje 125 stopni nieba, czyli prawie 15 000 stopni kwadratowych całkowitej powierzchni, co przekłada się na około 18 do 23 miliardów lat świetlnych (5,5 do 7 gigaparseków) długości. Leży na przesunięciu ku czerwieni 1,6 do 2,1.

Metody odkrywania

Zespół dzieli 283 GRB na dziewięć grup w zestawach po 31 GRB. Co najmniej trzy różne metody zostały wykorzystane do ujawnienia znaczenia grupowania.

Dwuwymiarowy test Kołmogorowa-Smirnowa

Test Kołmogorowa–Smirnowa ( test K–S) jest nieparametrycznym testem równości ciągłych, jednowymiarowych rozkładów prawdopodobieństwa, które można wykorzystać do porównania próbki z referencyjnym rozkładem prawdopodobieństwa (test K–S dla jednej próby) lub do porównania dwóch próbek (dwupróbkowy test K–S), a zatem może być wykorzystany do testowania porównań rozkładów dziewięciu podprób. Jednak test K–S może być stosowany tylko do danych jednowymiarowych — nie można go stosować do zestawów danych obejmujących dwa wymiary, takich jak grupowanie. Jednak artykuł JA Peacock z 1983 roku sugeruje, że należy użyć wszystkich czterech możliwych uporządkowań między uporządkowanymi parami, aby obliczyć różnicę między tymi dwoma rozkładami. Ponieważ rozkład nieba dowolnego obiektu składa się z dwóch ortogonalnych współrzędnych kątowych, zespół zastosował tę metodologię.

Nr grupy 2 3 4 5 6 7 8 9
1 9 9 15 11 13 9 12 8
2 10 18 7 15 11 9 12
3 14 9 11 14 9 10
4 15 10 15 17 11
5 13 13 8 10
6 10 13 8
7 10 10
8 11

Powyżej: Wyniki testu 2D K–S dziewięciu podpróbek GRB. Tabela przedstawia porównanie, przykład, różnica między grupą 1 a grupą 2 wynosi 9 punktów. Wartości większe niż 2σ (znaczące wartości równe lub większe niż 14) są wyróżnione kursywą i pokolorowane na żółtym tle. Zwróć uwagę na sześć znaczących wartości w grupie 4.

Wyniki testu pokazują, że z sześciu największych liczb pięć należy do grupy 4. Sześć z ośmiu liczbowych porównań grupy 4 należy do ośmiu największych różnic liczbowych, czyli liczby większe niż 14. Obliczanie przybliżonych prawdopodobieństw dla różnych liczb zespół przeprowadził 40 tysięcy symulacji, w których 31 losowych punktów porównuje się z 31 innymi losowymi punktami. Wynik zawiera liczbę 18 dwadzieścia osiem razy i liczby większe niż 18 dziesięć razy, więc prawdopodobieństwo posiadania liczb większych niż 17 wynosi 0,095%. Prawdopodobieństwo posiadania liczb większych niż 16 wynosi p=0,0029, liczby większych niż 15 wynosi p=0,0094, a liczb większych niż 14 wynosi p=0,0246. W przypadku rozkładu losowego oznacza to, że liczby większe niż 14 odpowiadają odchyleniom 2σ, a liczby większe niż 16 odpowiadają odchyleniom 3σ. Prawdopodobieństwo posiadania liczb większych niż 13 wynosi p=0,057 lub 5,7%, co nie jest istotne statystycznie.

Test najbliższego sąsiada

Wykorzystując statystyki najbliższych sąsiadów, test podobny do testu 2D K–S; 21 kolejnych prawdopodobieństw w grupie 4 osiąga granicę 2σ, a 9 kolejnych porównań osiąga granicę 3σ. Można obliczyć prawdopodobieństwa dwumianowe. Na przykład 14 z 31 GRB w tym paśmie przesunięcia ku czerwieni jest skoncentrowanych w około jednej ósmej nieba. Dwumianowe prawdopodobieństwo znalezienia tego odchylenia wynosi p=0,000055.

Bootstrap punkt-promień

Zespół wykorzystał również statystyki do określenia liczby GRB w preferowanym obszarze kątowym nieba. Test wykazał, że 15-25% nieba zidentyfikowanego dla grupy 4 zawiera znacznie więcej GRB niż podobne kręgi przy innych przesunięciach ku czerwieni GRB. Gdy obszar jest wybrany jako 0,1125 × 4π, 14 GRB z 31 leżą wewnątrz okręgu. Gdy obszar zostanie wybrany jako 0,2125×4π, 19 GRB z 31 leżą wewnątrz okręgu. Gdy obszar jest wybrany jako 0,225 × 4π, 20 GRB z 31 leżą wewnątrz okręgu. W tym ostatnim przypadku tylko 7 z 4000 przypadków bootstrap miało 20 lub więcej GRB wewnątrz okręgu. Wynik ten jest zatem statystycznie istotnym (p=0,0018) odchyleniem (dwumianowe prawdopodobieństwo losowości jest mniejsze niż 10-6 ). Zespół zbudował statystyki dla tego testu, powtarzając proces dużą liczbę razy (dziesięć tysięcy). Z dziesięciu tysięcy przebiegów Monte Carlo wybrali największą liczbę błysków znalezionych w obrębie koła kątowego. Wyniki pokazują, że tylko 7 z 4000 przypadków bootstrap ma 20 GRB w preferowanym kole kątowym.

Wątpliwość

Niektóre badania podają w wątpliwość istnienie HCB. Badanie przeprowadzone w roku 2016 stwierdzono, że obserwowana rozkład GRB jest zgodny z tym, co może być uzyskane na podstawie symulacji Monte Carlo, ale poniżej 95% próg prawdopodobieństwa (p <0,05) w znaczeniu typowo stosowanym w p -wartość analiz. Badanie z 2020 r. wykazało jeszcze wyższe poziomy prawdopodobieństwa przy rozważaniu błędów systematycznych w testach statystycznych i argumentowało, że biorąc pod uwagę dziewięć zakresów przesunięcia ku czerwieni, próg prawdopodobieństwa powinien być w rzeczywistości niższy niż p < 0,05, zamiast około p < 0,005.

Zobacz też

Bibliografia