Spațiul este ca un burete; filamente lungi și strălucitoare de mii și milioane de galaxii alternează cu golurile - găuri negre în care există mult mai puține grupuri de stele decât media. Adevărat, nimănui nu i se permite să vadă Universul astfel: indiferent unde se află observatorul, împrăștierea stelelor și a galaxiilor va părea a fi suprafața interioară a sferei, în centrul căreia stă observatorul.
Astronomii din timpuri străvechi și până la începutul secolului XX păreau să aibă un cer plat: știau să determine distanța doar de cele mai apropiate obiecte astronomice - Soarele, Luna, planetele sistemului solar și sateliții lor mari; toate celelalte erau de neatins departe - atât de departe încât nu avea rost să vorbim despre ce era mai aproape și ce urma. Abia la începutul secolului XX, spațiul profund a început să dobândească volum: au apărut noi moduri de măsurare a distanțelor până la stele îndepărtate - și am aflat că, pe lângă galaxia noastră, există și nenumărate grupări de stele. Și până la sfârșitul secolului, umanitatea a descoperit că galaxia sa natală circulă într-unul dintre golurile dintre filamentele „buretei” stelare - într-un loc care este foarte gol chiar și după standardele cosmice.
De la plan la volum
Ochiul uman poate distinge un obiect îndepărtat de unul apropiat numai dacă aceste obiecte nu sunt prea departe de observator. Un copac care crește în apropiere și un munte la orizont; o persoană care stă la coadă în fața privitorului - și o sută de oameni de la el. Binocularitatea ne permite să înțelegem ce este departe și ce este aproape (cu un ochi se poate face și acest lucru, dar cu mai puțină precizie) și capacitatea creierului de a evalua paralaxa - schimbarea poziției aparente a unui obiect în raport cu un fundal îndepărtat.
Când privim stelele, toate aceste trucuri sunt inutile. Cu un telescop puternic, puteți estima distanța până la stelele cele mai apropiate de Soare folosind paralax, dar aici se termină capacitățile noastre. Maximul obținut cu această metodă a fost obținut în 2007 de telescopul satelit Hipparcos, care a măsurat distanța până la un milion de stele în vecinătatea Soarelui. Dar dacă paralaxa este singura ta armă, atunci orice dincolo de câteva sute de mii de parsecs rămâne puncte pe suprafața interioară a sferei. Mai degrabă, a rămas - până în anii 20 ai secolului trecut.
Simularea Millenium calculează 10 miliarde de particule într-un cub cu o margine de aproximativ 2 miliarde de ani-lumină. Pentru prima lansare din 2005, au fost utilizate date preliminare din misiunea WMAP, care a studiat radiațiile relicve ale Big Bang-ului. După 2009, când Observatorul Spațial Planck a clarificat parametrii CMB, simularea a fost repornită de mai multe ori, de fiecare dată a durat o lună pentru ca supercomputerul Max Planck Society să funcționeze. Simularea a arătat formarea de galaxii și distribuția lor - apariția de grupuri de galaxii și goluri între ele.
Unde în spațiul „burete” este Calea Lactee?
Galaxia Calea Lactee este localizată la 700 de mii de parsecuri de la cea mai apropiată galaxie mare - Andromeda - iar împreună cu galaxia Triangulum și cincizeci de galaxii satelite pitice formează Grupul local de galaxii. Grupul local, împreună cu alte zeci de grupuri, face parte din frunza locală - un filament galactic, parte a Superclusterului local al galaxiilor (supercluster), altfel cunoscut sub denumirea de "Virgo Supercluster"; în afară de a noastră, există aproximativ o mie de mari galaxii în ea. La rândul său, Fecioara face parte din superclusterul Laniakei, care conține deja aproximativ 100 de mii de galaxii. Cei mai apropiați vecini ai lui Laniakea sunt supercluzul Hair of Veronica, superclusterul Perseus-Pești, superclusterul Hercules, clusterul Leo și alții. Cea mai apropiată bucată de vid cosmic pentru noi, intrarea locală, se află în cealaltă parte a Căii Lactee, care nu este orientată spre Frunza locală. De la Soare până la centrul localului Void, este de aproximativ 23 Mpc, iar diametrul său este de aproximativ 60 Mpc, adică 195 de milioane de ani lumină. Și aceasta este o scădere în ocean în comparație cu adevăratul Mare gol care ne înconjoară.
În 2013, un grup de astronomi a ajuns la concluzia că Calea Lactee și, odată cu ea, cele mai apropiate galaxii - cea mai mare parte a Laniakea - sunt situate în mijlocul unui gol cu adevărat uriaș, de aproximativ 1,5 miliarde de ani lumină. Oamenii de știință au comparat cantitatea de radiații care ajung pe Pământ din galaxiile din apropiere și din colțurile îndepărtate ale universului. Imaginea arăta ca și cum umanitatea trăiește la marginea îndepărtată a unei metropole: strălucirea peste un oraș mare luminează mai mult cerul nopții decât lumina ferestrelor din casele din apropiere. Zona uriașă a golului relativ a fost numită KVS vid - după primele scrisori (latine) ale numelor autorilor studiului, Ryan Keenan, Amy Barger și Lennox Cowie.
Voic PIC este încă subiectul dezbaterii în comunitatea astronomilor. Existența sa ar rezolva unele probleme fundamentale. Reamintim că un gol nu este un gol, ci o regiune în care densitatea galaxiilor este cu 15-50% mai mică decât media din Univers. Dacă golul KBC există, atunci această densitate scăzută ar explica discrepanța dintre valorile constantei Hubble (caracterizând rata de expansiune a Universului) obținută cu ajutorul cefeidelor și prin radiația cosmică de fundal a microundelor. Această discrepanță este una dintre cele mai dificile probleme ale astrofizicii moderne, deoarece în teorie constanta Hubble, ca orice altă constantă, nu ar trebui să se schimbe în funcție de metoda de măsurare. Dacă Calea Lactee se află într-un gol uriaș, atunci radiația relicvă din drumul către Pământ întâlnește mult mai puțin materie decât media din spațiu; corectând acest lucru,puteți împăca datele experimentale și măsurați cu exactitate rata de expansiune a universului.
Teorii despre originea supercluzelor și golurilor galactice
Imediat după descoperirea supercluzelor de galaxii și goluri, oamenii de știință s-au întrebat despre originea lor - și de la bun început a devenit clar că nu se poate face fără masa invizibilă a Universului. O structură spongioasă nu poate fi un produs al materiei normale, baronice, din care sunt compuse obiectele noastre familiare și noi înșine; conform tuturor calculelor, mișcarea sa nu a putut duce la macrostructura observată astăzi în timpul care a trecut de la Big Bang. Supercluzele și golurile galactice nu puteau fi generate decât de redistribuirea materiei întunecate, care a început mult mai devreme decât s-au format primele galaxii.
Cu toate acestea, când prima teorie a apărut pentru a explica existența firelor și golurilor, Big Bang-ul nu fusese încă discutat. Astrofizicistul sovietic Yakov Zeldovich, care împreună cu Jaan Einasto au început să studieze macrostructura, și-a făcut primele calcule în cadrul conceptului de materie întunecată drept neutrino, cunoscut sub numele de teoria materiei întunecate fierbinte. Perturbațiile materiei întunecate care au avut loc în primele etape ale existenței Universului, potrivit lui Zeldovich, au provocat apariția unei structuri celulare („clătite”), care ulterior au atras gravitațional materia baryonică și, în puțin peste treizeci de miliarde de ani, au format structura observată a supercluzelor galactice, filamentelor și pereților și golurilor între ele.
Până la mijlocul anilor 1980, teoria materiei întunecate fierbinte a fost abandonată în favoarea teoriei materiei întunecate reci. Printre altele, s-a distins de teoria neutrinelor prin solzi la care au apărut neomogenitățile primare - mai mici și, prin urmare, s-ar părea, nu explică existența „buretei” cosmice cu elementele sale de sute de mii de parsecuri de lungă durată. În următoarele două decenii, însă, astrofizicienii au reușit să împace modelul „clătite” cu matematica din spatele materiei întunecate „reci”.
Simulările computerizate moderne arată perfect cum fluctuațiile distribuției materiei întunecate în universul tânăr au dat naștere la filamente și goluri galactice. Cea mai cunoscută dintre aceste simulări, realizată în cadrul proiectului The Millennium Simulation în 2005 pe un supercomputer la Leibniz, arată formarea unor structuri comparabile ca mărime cu superclusterul Laniakei - cel în care se rotește galaxia noastră.
Anastasia Shartogasheva
