Пространството е като гъба; дългите блестящи нишки от хиляди и милиони галактики се редуват с празнини - черни дупки, в които има много по-малко звездни струпвания от средното. Вярно е, че никой не е позволен да вижда Вселената така: независимо къде се намира наблюдателят, разсейването на звезди и галактики ще изглежда вътрешната повърхност на сферата, в центъра на която стои зрителят.
Астрономите в древни времена и до началото на 20 век сякаш имаха плоско небе: знаеха как да определят разстоянието само до най-близките астрономически обекти - Слънцето, Луната, планетите на Слънчевата система и техните големи спътници; всичко останало беше недостижимо далеч - толкова далеч, че нямаше смисъл да се говори за това кое е по-близо и какво следва. Едва в началото на 20 век дълбокото пространство започва да придобива обем: появяват се нови начини за измерване на разстояния до далечни звезди - и научихме, че в допълнение към нашата галактика има и безброй звездни струпвания. И в края на века човечеството откри, че неговата родна галактика обикаля в една от пролуките между нишките на звездната "гъба" - на място, което е много празно дори по космически стандарти.
От равнина до обем
Човешкото око може да различи отдалечен обект от близък само ако тези обекти не са твърде далеч от наблюдателя. Дърво, което расте наблизо и планина на хоризонта; човек, застанал на опашка пред гледащия - и сто души от него. Бинокулярността ни позволява да разберем какво е далеч и какво е близо (с едно око това също може да се направи, но с по-малка точност) и способността на мозъка да оцени паралакса - промяната във видимото положение на обект спрямо отдалечен фон.
Когато гледаме звездите, всички тези трикове са безполезни. С мощен телескоп можете да прецените разстоянието до най-близките до Слънцето звезди, като използвате паралакс, но тук нашите възможности свършват. Максималното постижимо с този метод е постигнато през 2007 г. от сателитния телескоп Hipparcos, който измерва разстоянието до милион звезди в близост до Слънцето. Но ако паралаксът е единственото ви оръжие, тогава всичко отвъд няколкостотин хиляди парсека остава точки върху вътрешната повърхност на сферата. По-скоро остана - до двадесетте години на миналия век.
Симулацията на Millenium изчислява 10 милиарда частици в куб с ръб от около 2 милиарда светлинни години. За първото му изстрелване през 2005 г. бяха използвани предварителни данни от мисията WMAP, която изучава реликтовата радиация на Големия взрив. След 2009 г., когато космическата обсерватория Планк изясни параметрите на CMB, симулацията многократно се рестартира, всеки път, когато минаваше месец, за да стартира суперкомпютърът на Max Planck Society. Симулацията показа образуването на галактики и тяхното разпределение - появата на струпвания на галактики и празнини между тях.
Къде в космическата "гъба" е Млечният път?
Галактиката на Млечния път се намира на 700 хиляди парсека от най-близката голяма галактика - Андромеда - и заедно с галактиката Триъгълник и петдесет сателитни галактики джудже съставлява Местната група галактики. Местната група, заедно с дузина други групи, е част от Local Leaf - галактическа нишка, част от Local Supercluster of Galaxies (суперкластер), известна иначе като Supercluster на Девата; освен нашата, в нея има около хиляда големи галактики. Девата от своя страна е част от суперкластъра Laniakei, който вече съдържа около 100 хиляди галактики. Най-близките съседи на Ланиакея са суперклъстърът Коса на Вероника, суперклъстърът Персей-Риби, Суперкластерът Херкулес, клъстерът Лъв и други. Най-близкото парче космическа празнота за нас, Местният Вход, е от другата страна на Млечния път, който не е обърнат към Местния лист. От Слънцето до центъра на Местната празнота е около 23 Mpc, а диаметърът му е около 60 Mpc, или 195 милиона светлинни години. И това е капка в океана в сравнение с наистина голямата празнота, която вероятно ни заобикаля.
През 2013 г. група астрономи стигнаха до извода, че Млечният път и заедно с него най-близките галактики - по-голямата част от Ланиакеа - са разположени в средата на наистина гигантска празнота с дължина около 1,5 милиарда светлинни години. Учените сравниха количеството радиация, достигащо до Земята от близките галактики и от далечните кътчета на Вселената. Картината изглеждаше така, сякаш човечеството живее в далечните покрайнини на метрополия: сиянието над голям град осветява нощното небе повече от светлината на прозорците в къщи наблизо. Гигантската зона на относителна празнота се нарича KVS празнота - след първите (латински) букви на имената на авторите на изследването, Райън Кийнън, Ейми Барджър и Ленъкс Коуи.
Пустотата PIC все още е обект на дебати в астрономската общност. Съществуването му би решило някои основни проблеми. Спомнете си, че празнотата не е празнота, а регион, в който плътността на галактиките е с 15-50% по-ниска от средната във Вселената. Ако празнината KBC съществува, тогава тази ниска плътност би обяснила несъответствието между стойностите на константата на Хъбъл (характеризиращи скоростта на разширяване на Вселената), получени с помощта на Цефеиди и чрез космическото микровълново фоново лъчение. Това несъответствие е един от най-трудните проблеми на съвременната астрофизика, защото на теория константата на Хъбъл, подобно на всяка друга константа, не трябва да се променя в зависимост от метода на измерване. Ако Млечният път е в гигантска празнота, тогава реликтовата радиация по пътя към Земята среща много по-малко материя от средната в космоса; коригирайки това,можете да съгласувате експериментални данни и точно да измерите скоростта на разширяване на Вселената.
Теории за произхода на галактическите суперклъстери и празнини
Веднага след откриването на суперклъстери от галактики и празнини, учените се зачудиха за произхода им - и от самото начало стана ясно, че човек не може без невидимата маса на Вселената. Гъбестата структура не може да бъде продукт на нормална, барионова материя, от която са съставени познатите ни предмети и самите нас; според всички изчисления, неговото движение не би могло да доведе до наблюдаваната днес макроструктура през времето, изминало след Големия взрив. Галактическите суперклъстери и празнини можеха да се генерират само от преразпределението на тъмната материя, което започна много по-рано от първите формирани галактики.
Когато обаче се появи първата теория, която обясняваше съществуването на нишки и празнини, Големият взрив все още не беше обсъждан. Съветският астрофизик Яков Зелдович, който заедно с Яан Ейнасто започва да изучава макроструктурата, прави първите си изчисления в рамките на концепцията за тъмната материя като неутрино, известна като теория за горещата тъмна материя. Според Зелдович, смущения на тъмната материя, възникнали в ранните етапи на съществуването на Вселената, предизвикаха появата на клетъчна структура („палачинки“), която по-късно гравитационно привлече барионна материя и след малко над тринадесет милиарда години формира наблюдаваната структура на галактически суперклъстери, нишки и стени и празнини между тях.
Към средата на 80-те години теорията за горещата тъмна материя е изоставена в полза на теорията за студената тъмна материя. Освен всичко друго, тя се отличаваше от теорията за неутрино по скалите, при които възникнаха първичните нехомогенности - по-малки и следователно, изглежда, не обясняват съществуването на космическата „гъба“с нейните елементи дълги стотици хиляди парсеси. През следващите две десетилетия обаче астрофизиците успяват да съгласуват модела "палачинка" с математиката зад "студената" тъмна материя.
Съвременните компютърни симулации показват отлично как колебанията в разпределението на тъмната материя в младата Вселена пораждат галактически нишки и празноти. Най-известната от тези симулации, извършена в рамките на проекта The Millennium Simulation през 2005 г. на суперкомпютър в Лайбниц, показва формирането на структури, сравними по размер с суперкластъра Ланякей - тази, в която се върти нашата галактика.
Анастасия Шартогашева
