Penemuan gelembung besar yang disebut Hoʻoleilana, yang terletak sekitar 820 juta tahun cahaya dari Bumi dan dipimpin oleh University of Hawaiʻi, diyakini sebagai sisa fosil dari lahirnya alam semesta. Penelitiannya ini dipimpin oleh Astronomer Brent Tully dari UH Institute for Astronomy dan timnya. Mereka menemukan gelembung ini secara tak terduga dalam jaringan galaksi. Gelembung ini telah diberi nama Hoʻoleilana, sebuah istilah yang diambil dari Kumulipo, yaitu sebuah nyanyian ciptaan Hawaii yang memanggil asal-usul struktur.
Temuan baru ini, yang dipublikasikan dalam The Astrophysical Journal, menyebutkan bahwa struktur besar ini telah diprediksi oleh teori Big Bang sebagai hasil dari getaran 3D yang ditemukan dalam materi alam semesta awal, yang dikenal sebagai Baryon Acoustic Oscillations (BAO).
“Mereka tidak mencarinya. Ini begitu besar sehingga meluap ke pinggiran sektor langit yang mereka analisis,” jelas Tully. “Sebagai peningkatan dalam kerapatan galaksi, ini adalah fitur yang jauh lebih kuat daripada yang diharapkan. Diameter yang sangat besar sekitar satu miliar tahun cahaya ini melampaui harapan teoretis. Jika pembentukannya dan evolusinya sesuai dengan teori, BAO ini lebih dekat daripada yang diantisipasi, menunjukkan nilai tinggi untuk laju perluasan alam semesta.”
Astronomer menemukan gelembung ini dengan menggunakan data dari Cosmicflows-4, yang saat ini merupakan kumpulan jarak yang paling akurat untuk galaksi-galaksi. Tully bersama timnya menerbitkan katalog istimewa ini pada musim gugur 2022. Tim peneliti mereka percaya bahwa ini mungkin adalah pertama kalinya para astronom mengidentifikasi sebuah struktur individu yang terkait dengan BAO. Temuan ini dapat membantu meningkatkan pengetahuan ilmuwan tentang efek evolusi galaksi.
Temuan baru ini menyebutkan bahwa struktur besar ini telah diprediksi oleh teori Big Bang sebagai hasil dari getaran 3D yang ditemukan dalam materi alam semesta awal, yang dikenal sebagai Baryon Acoustic Oscillations (BAO).
Dalam teori Big Bang yang sudah mapan, selama 400.000 tahun pertama, alam semesta adalah plasma panas yang mirip dengan bagian dalam matahari. Dalam plasma, elektron terpisah dari inti atom. Selama periode ini, wilayah dengan kerapatan sedikit lebih tinggi mulai runtuh karena gravitasi, meskipun radiasi intens mencoba mendorong materi menjauh. Perjuangan antara gravitasi dan radiasi membuat plasma bergetar atau berombak dan menyebar ke luar.
Getaran terbesar dalam alam semesta awal tergantung pada jarak yang dapat ditempuh oleh gelombang suara. Ditetapkan oleh kecepatan suara dalam plasma, jarak ini hampir 500 juta tahun cahaya, dan tetap setelah alam semesta mendingin dan berhenti menjadi plasma, meninggalkan getaran tiga dimensi yang besar. Selama eon, galaksi terbentuk di puncak kerapatan, dalam struktur seperti gelembung besar. Pola distribusi galaksi yang dikenali dengan baik, jika dilihat dengan benar, dapat mengungkapkan sifat-sifat pesan kuno ini.
“Memetakan Hoʻoleilana dalam tiga dimensi membantu kita memahami isinya dan hubungannya dengan sekitarnya,” kata peneliti Daniel Pomarede dari Universitas CEA Paris-Saclay di Prancis. “Ini adalah proses yang luar biasa untuk membangun peta ini dan melihat bagaimana struktur cangkang raksasa Hoʻoleilana terdiri dari elemen yang sebelumnya diidentifikasi sebagai beberapa struktur terbesar alam semesta.”
Tim peneliti yang sama juga mengidentifikasi Laniākea Supercluster pada tahun 2014. Struktur tersebut, yang mencakup Galaksi Bima Sakti, kecil dibandingkan dengan Hoʻoleilana ini. Dengan diameter sekitar 500 juta tahun cahaya, Laniākea mencapai pinggiran dekat gelembung yang jauh lebih besar ini.
Penelitian tim Tully mengungkapkan bahwa Hoʻoleilana telah diperhatikan dalam penelitian tahun 2016 sebagai salah satu struktur berbentuk cangkang yang paling menonjol dalam Sloan Digital Sky Survey. Namun, penelitian sebelumnya tidak mengungkapkan seluruh strukturnya, dan tim tersebut tidak menyimpulkan bahwa mereka telah menemukan BAO.
Dengan menggunakan katalog Cosmicflows-4, para peneliti dapat melihat seluruh cangkang bulat galaksi, mengidentifikasi pusatnya, dan menunjukkan bahwa ada peningkatan statistik dalam kerapatan galaksi di semua arah dari pusat itu. Hoʻoleilana mencakup banyak struktur terkenal yang sebelumnya ditemukan oleh para astronom, seperti Harvard/Smithsonian Great Wall yang berisi Gugus Coma, Gugus Hercules, dan Sloan Great Wall. Supercluster Boötes berada di tengahnya. Void Boötes yang bersejarah, sebuah wilayah besar berbentuk bola yang kosong, terletak di dalam Hoʻoleilana.
Tes dengan simulasi telah menunjukkan bahwa struktur cangkang yang diidentifikasi sebagai Hoʻoleilana memiliki probabilitas kurang dari 1% untuk menjadi kecelakaan statistik. Hoʻoleilana memiliki sifat gelombang akustik baryon yang diantisipasi secara teoretis, termasuk prominensi di pusatnya dari supercluster yang kaya; Namun, ia menonjol lebih kuat dari yang diharapkan.
Secara rinci, Hoʻoleilana sedikit lebih besar dari yang diharapkan dari teori model kosmologi standar, dan apa yang telah ditemukan dari studi statistik pasangan sebelumnya tentang pemisahan galaksi. Ukurannya sesuai dengan pengamatan laju perluasan lokal alam semesta dan aliran galaksi pada skala besar yang juga menunjukkan masalah halus dengan model standar.
