大环 (天文学)

此条目介绍的是遥远宇宙中星系团的构型。关于其它用途，请见“大环”。

提示：此条目的主题不是巨型伽马射线暴环，这是2015年7月发现的另一个环形大尺度结构。

大环（英语：Big Ring）是位于92亿光年外，由直径13亿光年的星系和星系团形成的环形大尺度结构^[1][2]。它出现在星座牧夫座的附近，是中央兰开夏大学的宇宙学博士生亚历克西娅·洛佩兹于2024年发现的，她也发现了一个位于同一地区的类似结构：巨弧^[3][4][5]。

大环 Big Ring
与南半球所见的大环（蓝色）巨弧（红色） 来自：University of Central Lancashire/Stellarium
观测数据（历元J2000）
星座	牧夫座
长轴	1,300 Mly（399 Mpc）
红移	∼0.8
同移距离	9,200 Mly（2,821 Mpc）

洛佩兹没有理论模型来解释巨型星系形成的存在，他说：“在我们现时的理解中，这两种超大型结构都不容易解释宇宙。”^[6]。

特征

大环是由许多星系和星系团组成的，它们在太空中形成了一个连续的、几乎完美的环状图案。它的直径为13亿光年，周长为40亿光年，是可观测宇宙中已知的最大的结构之一。这种结构是由许多星系团和各种类型的星系组成的。研究者发现大环的环状结构在与随机期望的密度比较中，显著偏离控制场的期望，达到了5.2σ的显著性^{[注 1][1]}。这个光环的某些区域比其他区域密度更大，这表明了存在的星系的质量和数量的变化。它超过了宇宙形成的理论尺寸限制，其理论计算为12亿光年。这在以前被认为是不可能的，因为没有足够的时间来形成这么大的结构，违背了宇宙学原理^[7]。

发现

2024年，博士生亚历克西亚·洛佩兹通过使用史隆数位巡天从类星体光谱中检测到的Mg II(波长为λ2796,λ2803的空隙)吸收对宇宙大尺度结构进行持续研究，发现了大环。洛佩兹之所以将注意力集中在这个宇宙区域是因为她之前对巨弧的研究。通过检查类星体光谱中的吸收线，洛佩兹和她的团队能够确定中间的Mg II 吸收系统。这些由遥远的类星体背光照亮的吸收线揭示了一个巨大的环状结构的存在^[5]。

来源

一种可能性是，大环可能与重子声学振荡(BAO)有关^[5]。BAO起源于早期宇宙的振荡，因此大环应有球形的外壳。然而，对大环的详细分析表明，它与BAO的解释并不完全一致：大环太大(1300Mly)而且不是球形的，是正对地球的圆环状结构。而像是Ho'oleilana Bubble(1000Mly)一样的球型才更有可能是重子声学振荡的产物^[8]此外，这种结构也可以用宇宙弦（英语：Cosmic String）、ΛCDM的替代模型，如共形循环宇宙学与广义相对论的替代理论^[1]。然而，以上理论均无法准确解释此现象。

参见

• 巨型超大类星体群（英语：Huge-LQG）
• 史隆长城
• CfA2长城
• 南极长城
• BOSS长城
• 武仙-北冕座长城
• 大尺度纤维状结构
• 宇宙大尺度结构列表