千兆秒差距尺度上各向异性宇宙结构的探测

《Nature》：Detection of anisotropic cosmic structures on a gigaparsec scale

　　

摘要

星系红移巡天能够绘制出宇宙网结构，并为检验宇宙在足够大的尺度上是否如标准宇宙学模型所依据的宇宙学原理所假设的那样具有统计上的均匀性和各向同性提供重要观测依据¹。在这一框架下，在结构形成的非线性阶段之后，不均匀和各向异性的特征应该会迅速消失，从而反映出近乎各向同性的原始密度场及其后续的引力演化过程。尽管宇宙微波背景辐射的微弱各向异性支持了这一观点²，但星系分布中复杂的大尺度结构与空洞网络^{3，4，5，6}，以及那些表明可能存在偏离统计均匀性和各向同性的大尺度现象的独立研究结果⁷和^8，9，都在对这一观点提出质疑。在此，我们发现星系分布中存在着持续存在的各向异性结构，其尺度可达1兆秒差距量级。我们采用了无需参数的统计方法——成对距离角分布（ADPD）¹⁰，该方法可用于测量方向相关性，我们检测到的各向异性信号强度超过了各向同性对照组以及经过几何匹配的ΛCDM模拟星表中的信号，且统计显著性超过3σ。这些结果直接证明了方向一致性在比标准模型预测的更大尺度上依然存在，从而对大尺度各向同性的假设提出了挑战。它们要求我们重新审视观测宇宙中均匀性和各向同性是如何实现的，并促使人们基于方向统计方法来对宇宙学模型进行新的检验。