Priestor je ako špongia; dlhé žiariace vlákna tisícov a miliónov galaxií sa striedajú s dutinami - čiernymi dierami, v ktorých je oveľa menej hviezdokopov ako je priemer. Pravda, nikto nemá taký vesmír, aby videl tento vesmír: bez ohľadu na to, kde sa nachádza pozorovateľ, rozptyl hviezd a galaxií sa bude javiť ako vnútorný povrch gule, v strede ktorej stojí pozorovateľ.
Zdá sa, že astronómovia v staroveku a na začiatku 20. storočia mali rovnú oblohu: vedeli, ako určiť vzdialenosť iba k najbližším astronomickým objektom - Slnko, Mesiac, planéty slnečnej sústavy a ich veľké satelity; všetko ostatné bolo ďaleko nedosiahnuteľné - tak ďaleko, že nemalo zmysel hovoriť o tom, čo bolo bližšie a čo ďalej. Až na začiatku 20. storočia začal hlboký priestor získavať objem: objavili sa nové spôsoby merania vzdialeností od vzdialených hviezd - a dozvedeli sme sa, že okrem našej galaxie existuje aj nespočetné množstvo zhlukov hviezd. A do konca storočia ľudstvo zistilo, že jeho natívna galaxia krúti v jednej z medzier medzi vláknami hviezdnej „špongie“- na mieste, ktoré je podľa kozmických štandardov veľmi prázdne.
Z lietadla na objem
Ľudské oko dokáže rozlíšiť vzdialený objekt od blízkeho, iba ak tieto objekty nie sú príliš ďaleko od pozorovateľa. Strom rastúci v blízkosti a hora na obzore; osoba stojaca v priamke pred divákom - a sto ľudí od neho. Binokularita nám umožňuje pochopiť, čo je ďaleko a čo je blízko (jedným okom to možno urobiť, ale s menšou presnosťou) a schopnosť mozgu vyhodnotiť paralaxu - zmenu zjavnej polohy objektu vzhľadom na vzdialené pozadie.
Keď sa pozrieme na hviezdy, všetky tieto triky sú zbytočné. Vďaka výkonnému ďalekohľadu môžete odhadnúť vzdialenosť k hviezdam najbližším k Slnku pomocou paralaxy, ale tu končí naša kapacita. Maximálne dosiahnuteľné s touto metódou sa dosiahlo v roku 2007 satelitným ďalekohľadom Hipparcos, ktorý meral vzdialenosť až milión hviezd v blízkosti Slnka. Ale ak je paralaxy vašou jedinou zbraňou, potom niečo na pár stotisíc parsekov zostáva bodmi na vnútornom povrchu gule. Skôr to zostalo - do dvadsiatych rokov minulého storočia.
Simulácia Millenium vypočítava 10 miliárd častíc v kocke s hranou asi 2 miliárd svetelných rokov. Na jeho prvé spustenie v roku 2005 sa použili predbežné údaje z misie WMAP, ktorá skúmala reliktné žiarenie Veľkého tresku. Po roku 2009, keď Planck Space Observatory objasnil parametre CMB, sa simulácia niekoľkokrát reštartovala, pričom spustenie superpočítača spoločnosti Max Planck Society trvalo vždy mesiac. Simulácia ukázala vznik galaxií a ich distribúciu - výskyt zhlukov galaxií a medzier medzi nimi.
Kde je v priestore „špongia“Mliečna dráha?
Galaxia Mliečna dráha sa nachádza 700 000 parsecov od najbližšej veľkej galaxie - Andromeda - a spolu s galaxiou Triangulum a päťdesiatimi trpasličími satelitnými galaxiami predstavuje miestnu skupinu galaxií. Miestna skupina je spolu s tuctom ďalších skupín súčasťou miestneho listu - galaktické vlákno, súčasť miestneho superklastra galaxií (superklaster), inak známe ako superklaster Panny; okrem toho je v ňom asi tisíc veľkých galaxií. Panna je zase súčasťou superklastra Laniakei, ktorá už obsahuje asi 100 000 galaxií. Najbližšími susedmi Laniakea sú superklaster Vlasy Veroniky, superklaster Perseus-Pisces, superklaster Hercules, klaster Leo a ďalšie. Najbližšia časť kozmického priestoru, ktorá je pre nás, miestny vchod, je na druhej strane Mliečnej dráhy, ktorá nie je obrátená na miestny list. Od Slnka do stredu miestnej prázdnoty je asi 23 Mpc a jeho priemer je asi 60 Mpc alebo 195 miliónov svetelných rokov. A to je pokles oceánu v porovnaní so skutočne veľkou prázdnotou, ktorá nás možno obklopuje.
V roku 2013 dospela skupina astronómov k záveru, že Mliečna dráha as ňou aj najbližšie galaxie - väčšina Laniakea - sa nachádzajú uprostred skutočne obrovskej prázdnoty dlhej asi 1,5 miliardy svetelných rokov. Vedci porovnali množstvo žiarenia dopadajúceho na Zem z blízkych galaxií a zo vzdialených kútov vesmíru. Obrázok vyzeral, akoby ľudstvo žilo na vzdialenom okraji metropoly: žiara nad veľkým mestom osvetľuje nočnú oblohu viac ako svetlo okien v domoch v okolí. Obrovská oblasť relatívnej prázdnoty sa volala prázdnota KVS - po prvých (latinských) písmenách mien autorov štúdie, Ryana Keenana, Amy Bargerovej a Lennox Cowie.
Void PIC je stále predmetom diskusie v komunite astronómov. Jeho existencia by vyriešila niektoré základné problémy. Pripomeňme, že prázdnota nie je prázdnotou, ale oblasťou, v ktorej je hustota galaxií o 15 - 50% nižšia ako priemerná hodnota vo vesmíre. Ak existuje KBC prázdnota, potom by táto nízka hustota vysvetlila rozpor medzi hodnotami Hubbleovej konštanty (charakterizujúcou rýchlosť expanzie vesmíru) získanou pomocou Cefeidov a prostredníctvom kozmického mikrovlnného žiarenia v pozadí. Táto nezrovnalosť je jedným z najťažších problémov modernej astrofyziky, pretože teoreticky by sa Hubbleova konštanta, ako akákoľvek iná konštanta, nemala meniť v závislosti od metódy merania. Ak je Mliečna dráha v obrovskej medzere, potom reliktné žiarenie na ceste na Zem naráža na omnoho menej hmoty, ako je priemer vo vesmíre; opraviť to,môžete zladiť experimentálne údaje a presne zmerať mieru expanzie vesmíru.
Teórie pôvodu galaktických superklastorov a dutín
Ihneď po objavení superklastrov galaxií a dutín vedci uvažovali o ich pôvode - a od samého začiatku bolo jasné, že človek sa neobíde bez neviditeľnej hmoty vesmíru. Špongiová štruktúra nemôže byť produktom normálnej baryonickej hmoty, z ktorej sú zložené naše známe objekty a sami; podľa všetkých výpočtov nemohol jeho pohyb viesť k makroštruktúre pozorovanej dnes v čase, ktorý uplynul od Veľkého tresku. Galaktické superklastre a dutiny mohli vzniknúť iba prerozdelením temnej hmoty, ktorá začala oveľa skôr, ako sa vytvorili prvé galaxie.
Keď sa však objavila prvá teória vysvetľujúca existenciu nití a dutín, Veľký tresk ešte nebol prerokovaný. Sovietsky astrofyzik Yakov Zeldovič, ktorý spolu s Jaanom Einastom začal študovať makroštruktúru, urobil prvé výpočty v rámci konceptu temnej hmoty ako neutrína, známeho ako teória horúcej temnej hmoty. Poruchy temnej hmoty, ku ktorým došlo v raných fázach existencie vesmíru, podľa Zeldovicha spôsobili vznik bunkovej štruktúry („palacinky“), ktorá neskôr gravitačne priťahovala baryonickú hmotu a za niečo viac ako trinásť miliárd rokov vytvorila pozorovanú štruktúru galaktických superkľúčov, vlákien a stien a medzier medzi nimi.
V polovici 80. rokov sa teória horúcej temnej hmoty opustila v prospech teórie studenej temnej hmoty. Okrem iného sa od neutrínovej teórie odlišovalo mierkami, pri ktorých vznikli primárne nehomogenity - menšie, a preto sa zdá, nevysvetľuje existenciu kozmickej „špongie“so svojimi prvkami, ktoré sú dlhé stovky tisíc parsekov. V priebehu nasledujúcich dvoch desaťročí sa však astrofyzikom podarilo zladiť model „palačinky“s matematikou za „studenou“temnou hmotou.
Moderné počítačové simulácie dokonale ukazujú, ako výkyvy v distribúcii temnej hmoty v mladom vesmíre spôsobili vznik galaktických vlákien a dutín. Najslávnejšie z týchto simulácií, ktoré sa uskutočnili v rámci projektu Millennium Simulation v roku 2005 na superpočítači na Leibniz ukazuje formovanie štruktúr porovnateľných vo veľkosti ako superklaster Laniakei - štruktúru, v ktorej rotuje naša galaxia.
Anastasia Shartogasheva