Plassen er som en svamp; lange, skinnende filamenter av tusenvis og millioner av galakser veksler med tomrom - sorte hull der det er mye færre stjerneklynger enn gjennomsnittet. Det er sant at ingen har lov til å se universet slik: uansett hvor observatøren befinner seg, vil spredningen av stjerner og galakser virke å være den indre overflaten av sfæren, i sentrum som den betraktende står.
Astronomer i eldgamle tider og frem til begynnelsen av 1900-tallet så ut til å ha en flat himmel: De visste hvordan de bare skulle bestemme avstanden til de nærmeste astronomiske objektene - Solen, månen, planetene i solsystemet og deres store satellitter; alt annet var uoppnåelig langt borte - så langt borte at det ikke var noen vits i å snakke om hva som var nærmere og hva som var neste. Først på begynnelsen av 1900-tallet begynte det dype rommet å skaffe seg volum: nye måter å måle avstander til fjerne stjerner dukket opp - og vi lærte at det i tillegg til galaksen vår også finnes utallige stjerneklynger. Og mot slutten av århundret oppdaget menneskeheten at dens opprinnelige galakse sirkler i et av hullene mellom glødetrådene til den stjernersvampen - på et sted som er veldig tomt, selv etter kosmiske standarder.
Fra fly til volum
Det menneskelige øyet kan skille en fjern gjenstand fra en nær en bare hvis disse objektene ikke er for langt fra observatøren. Et tre som vokser i nærheten og et fjell i horisonten; en person som står i kø foran betrakteren - og hundre mennesker fra ham. Binokularitet gjør at vi kan forstå hva som er langt og hva som er nært (med det ene øyet kan dette også gjøres, men med mindre nøyaktighet) og hjernens evne til å evaluere parallaks - endringen i en gjenstandes tilsynelatende posisjon i forhold til en fjern bakgrunn.
Når vi ser på stjernene, er alle disse triksene ubrukelige. Med et kraftig teleskop kan du estimere avstanden til stjernene nærmest solen ved hjelp av parallax, men det er her våre evner ender. Det maksimale oppnåelige med denne metoden ble oppnådd i 2007 av Hipparcos satellitteleskop, som målte avstanden opp til en million stjerner i nærheten av Solen. Men hvis parallax er det eneste våpenet ditt, så gjenstår noe utover noen hundre tusen parsecs på innsiden av sfæren. Snarere forble det - fram til tjueårene i forrige århundre.
Milleniumsimuleringen beregner 10 milliarder partikler i en kube med en kant på omtrent 2 milliarder lysår. For den første lanseringen i 2005 ble foreløpige data fra WMAP-oppdraget, som studerte relikvienes stråling fra Big Bang, brukt. Etter 2009, da Planck Space Observatory klargjorde parametrene til CMB, ble simuleringen gjentatte ganger startet på nytt, hver gang det tok en måned før Max Planck Society's superdatamaskin kjørte. Simuleringen viste dannelsen av galakser og deres fordeling - utseendet til klynger av galakser og tomrom mellom dem.
Hvor i "svampen" er melkeveien?
Melkeveien Galaxy befinner seg 700 000 parsec fra den nærmeste store galaksen - Andromeda - og sammen med Triangulum-galaksen og femti dverg-satellittgalakser utgjør den den lokale gruppen av galakser. Den lokale gruppen, sammen med et dusin andre grupper, er en del av Local Leaf - et galaktisk glødetråd, en del av Local Supercluster of Galaxies (supercluster), ellers kjent som Virgo Supercluster; foruten vår, er det omtrent tusen store galakser i den. Jomfruen er på sin side en del av Laniakei-supercluster, som allerede inneholder rundt 100 tusen galakser. Laniakeas nærmeste naboer er Hair of Veronica supercluster, Perseus-Pisces supercluster, Hercules supercluster, Leo-klyngen og andre. Det nærmeste stykke kosmisk tomrom til oss, den lokale inngangen, er på den andre siden av Melkeveien, som ikke vender mot det lokale bladet. Fra solen til sentrum av Local Void er den omtrent 23 Mpc, og dens diameter er omtrent 60 Mpc, eller 195 millioner lysår. Og dette er en dråpe i havet sammenlignet med den virkelig Great Void som muligens omgir oss.
I 2013 kom en gruppe astronomer til den konklusjonen at Melkeveien, og med den de nærmeste galakene - det meste av Laniakea - ligger midt i et virkelig gigantisk tomrom på rundt 1,5 milliarder lysår. Forskere har sammenlignet mengden stråling som når jorden fra nærliggende galakser og fra fjerne hjørner av universet. Bildet så ut som om menneskeheten bodde i utkanten av en storby: gløden over en stor by lyser opp nattehimmelen mer enn lyset av vinduer i hus i nærheten. Det gigantiske området med relativ tomhet ble kalt KVS-tomrummet - etter de første (latinske) bokstavene i navnene på forfatterne av studien, Ryan Keenan, Amy Barger og Lennox Cowie.
Void PIC er fortsatt gjenstand for debatt i astronomersamfunnet. Eksistensen ville løse noen grunnleggende problemer. Husk at et tomrom ikke er et tomrom, men et område der densiteten til galakser er 15-50% lavere enn gjennomsnittet i universet. Hvis KBC-tomromet ikke eksisterer, ville denne lave tettheten forklare avviket mellom verdiene på Hubble-konstanten (karakteriserer ekspansjonshastigheten til universet) oppnådd ved hjelp av Cepheids og gjennom den kosmiske mikrobølgebakgrundsstrålingen. Dette avviket er et av de vanskeligste problemene ved moderne astrofysikk, fordi i teorien Hubble-konstanten, som alle andre konstanter, ikke bør endres avhengig av målemetode. Hvis Melkeveien er i et gigantisk tomrom, møter relikvestrålingen på vei til jorden mye mindre materie enn gjennomsnittet i rommet; korrigere for dette,du kan forene eksperimentelle data og måle ekspansjonshastigheten til universet nøyaktig.
Teorier om opprinnelsen til galaktiske superklynger og tomrom
Umiddelbart etter oppdagelsen av superklynger av galakser og tomrom, lurte forskere på deres opprinnelse - og helt fra begynnelsen av ble det klart at man ikke kan klare seg uten universets usynlige masse. En svampaktig struktur kan ikke være et produkt av normal, baryonisk materie, som våre kjente gjenstander og oss selv er sammensatt av; i følge alle beregninger, kunne bevegelsen ikke føre til makrostrukturen som ble observert i dag i løpet av tiden som har gått siden Big Bang. Galaktiske superklynger og hulrom kunne bare genereres ved omfordeling av mørk materie, som begynte mye tidligere enn de første galakser som ble dannet.
Da den første teorien så ut til å forklare eksistensen av tråder og tomrom, var ikke Big Bang ennå blitt diskutert. Den sovjetiske astrofysikeren Yakov Zeldovich, som sammen med Jaan Einasto begynte å studere makrostrukturen, foretok sine første beregninger innenfor rammen av begrepet mørk materie som en neutrino, kjent som teorien om varm mørk materie. I følge Zeldovich forårsaket forstyrrelsene av mørk materie som skjedde i de tidlige stadiene av universets eksistens, utseendet til en cellulær struktur (“pannekaker”), som senere gravitasjonsmessig tiltrakk seg baryonisk stoff, og på litt over tretten milliarder år dannet den observerte strukturen av galaktiske superklynger, filamenter og vegger og tomrom mellom dem.
Ved midten av 1980-tallet ble teorien om varm mørk materie forlatt til fordel for teorien om kald mørk materie. Blant annet ble den skilt fra nøytrino-teorien av skalaene der de primære inhomogenitetene oppsto - mindre, og derfor synes det ikke å forklare eksistensen av den kosmiske "svampen" med dens elementer hundretusenvis av parsecs lange. I løpet av de neste to tiårene har imidlertid astrofysikere lyktes i å forene "pannekakemodellen" med matematikken bak "kald" mørk materie.
Moderne datasimuleringer viser perfekt hvordan svingninger i fordelingen av mørk materie i det unge universet ga opphav til galaktiske filamenter og tomrom. Den mest kjente av disse simuleringene, utført i rammen av The Millennium Simulation-prosjektet i 2005 på en superdatamaskin på Leibniz, viser dannelsen av strukturer som kan sammenlignes i størrelse med Laniakei-superlusjonen - den der galaksen vår roterer.
Anastasia Shartogasheva
