Все больше доказательств указывают на то, что наша галактика находится в центре самой крупной космической "пустыни" диаметром 2 миллиарда световых лет. И если это так, то нам, возможно, придется пересмотреть стандартную модель космологии.
Вам никогда не казалось, что мы живем в пустоте? И это действительно так. Астрономы называют ее "местной пустотой" (войд KBC). Это самая большая из известных нам космических "пустынь", простирающаяся на 2 миллиарда световых лет. Наша галактика находится недалеко от ее центра, но проблема не в том, что эта пустота представляет для нас какую-то опасность, а в том, что она вообще не должна существовать.
Мы живем в космической пустоте - настолько пустой, что это нарушает все законы космологии. Все больше доказательств указывают на то, что наша галактика находится в центре самой крупной космической "пустыни" диаметром 2 миллиарда световых лет. И если это так, то нам, возможно, придется пересмотреть стандартную модель космологии.
Более того, в последние годы астрономы обнаружили и другие столь же огромные структуры. Поэтому сегодня все чаще звучит вопрос: если мы действительно живем в пустоте, нужно ли кардинально менять наши космические теории? Это может потребовать переосмысления гравитации, природы темной материи, а возможно, и того, и другого.
Идею о том, что Вселенная неизменна на протяжении всей своей истории, можно проследить, по крайней мере, со времен Исаака Ньютона. Он утверждал, что движение звезд и планет можно объяснить законом всемирного тяготения, который действует везде. Сегодня аналогичная теория применяется в методике распределения вещей. Космологический принцип гласит, что Вселенная должна быть изотропной и однородной, то есть каждый наблюдатель в один и тот же момент времени, независимо от места и направления наблюдения, обнаруживает во Вселенной в целом одну и ту же картину.
Для этого есть четкое обоснование. Сразу после Большого взрыва материя была сконцентрирована в чрезвычайно плотном и горячем "шаре", который затем увеличился в размерах в эпоху, которую мы называем инфляцией. Этот очень быстрый период расширения должен был сгладить плотность материи, что в конечном итоге привело бы к созданию Вселенной, в которой галактики распределены равномерно
Стандартная космологическая модель.
Эти теории лежат в основе стандартной космологической модели (модель ΛCDM), на данный момент наиболее убедительно объясняющей, как появился и эволюционировал космос. Наряду с космологическим принципом, модель ΛCDM также включает предположение, что Вселенная состоит из темной энергии и темной материи. Первая обладает "силой", связанной с постоянным расширением космоса, а вторая — это неопознанная субстанция, которая лишь гравитационно взаимодействует с обычной материей. Исходя из этого, модель хорошо объясняет главные свойства космоса, включая количество гелия и дейтерия, образовавшихся в первые несколько минут существования Вселенной, а также реликтовое излучение, оставшееся после Большого взрыва и известное как космический микроволновый фон.
Однако космологический принцип является статичным по своей природе. Это означает, что несмотря на то, что Вселенная в целом однородна, принцип не запрещает образования пространств с очень большой или малой плотностью вещества, если конечно они не слишком многочисленны. "В рамках общей однородности могут возникнуть определенные аномалии, но таких случаев должно быть мало. Вы можете рассчитать вероятность появления подобных структур, и она может быть очень низкой - но не нулевой", - говорит астрофизик Приямвада Натараджан из Йельского университета. В итоге мы не ожидаем увидеть пустоты или структуры диаметром более 1,2 миллиарда световых лет".
Первые намеки на то, что наша область Вселенной "игнорирует эту концепцию", появились в 1990 году, когда Томас Шанкс из Даремского университета (Великобритания) и его коллеги изучили результаты исследования, сделанные на основе оптических фотографий, и подсчитали количество находящихся в ней галактик. Их оказалось гораздо меньше, чем они ожидали. В 1997 году группа астрономов подсчитала количество галактик в том же регионе на основе инфракрасных снимков и пришла к такому же заключению.
три исследователя - Райан Кинан из Института астрономии и астрофизики Academia Sinica на Тайване, Эми Баргер из Университета Висконсин-Мэдисон и Леннокс Кови из Гавайского университета - провели повторное исследование с помощью современного инфракрасного телескопа. Они исследовали ту же самую область с крайне низким количеством галактик и, что очень важно, составили структурную карту этой пустоты. "Стало совершенно ясно, что существует регион с чрезвычайно низкой плотностью вещества", - говорит Кови. Ученые обнаружили, что мы живем в космической "пустоте" шириной 2 миллиарда световых лет, плотность вещества в которой примерно на 20 процентов ниже средней.
Теперь эта область известна как "местная пустота" или "войд KBC" - по инициалам ее первооткрывателей. Однако долгое время оставались сомнения в том, так ли уж она пустынна, как может показаться на первый взгляд. В конце концов, там может находиться множество объектов, которые не излучают видимый или инфракрасный свет, и поэтому их могли просто не заметить.
После того, как с помощью различных инструментов наблюдения, в том числе благодаря исследованию 2020 года, в котором изучалось рентгеновское излучение галактик была, составлена подробная карта Местного Войда, ученые пришли к выводу, что “наша” пустота менее плотная, чем Вселенная в целом. "Наблюдательные доказательства очень убедительны", - говорит Шанкс. "Подсчет галактик — это простой и надежный метод".
Это ставит учёных в затруднительное положение. Что, если Вселенная не настолько изотропна и однородна, как мы всегда считали? "Обнаружение того, что это не так, заставит нас пересмотреть стандартную модель космологии", - говорит Кови.
Он не считает, что факт существования войда КВС является достаточной причиной для паники. Но есть и другие поводы для беспокойства. В 2019 году Алексия Лопес из Университета Центрального Ланкашира (Великобритания) тестировала новый метод анализа изображений, полученных в ходе Слоановского цифрового обзора неба. (Цель проекта - картографирование всего ночного неба в северном и южном полушариях Земли). В своей работе она использовала способность чрезвычайно ярких объектов, называемых квазарами, подсвечивать более тусклую материю. В своей статье, опубликованной в 2021 году, она сообщила, что обнаружила гигантскую дугу из галактик, простирающуюся на 3,3 миллиарда световых лет. И это лишь одно из нескольких удивительно огромных космических объектов, обнаруженных за последние несколько лет.
Огромные пустоты и структуры - не единственная проблема, с которой сталкивается стандартная модель космологии. Существует также напряжение Хаббла. Известно, что Вселенная расширяется с постоянно растущей скоростью, которая определяется величиной, известной как постоянная Хаббла. Проблема в том, скорость расширения Вселенной, измеренная локально, примерно на 10% больше, чем это следует из наблюдений реликтового излучения. Другими словами, что наш локальный участок Вселенной, вероятно, расширяется быстрее, чем все остальное. Буквально на прошлой неделе появились результаты исследования, которые, возможно, помогут решить проблему "напряжения Хаббла". Однако эта тема по-прежнему является предметом жарких дискуссий среди астрономов.
Не исключено, что результаты некоторых из этих наблюдений могут быть ошибочными. Комментируя выводы Лопеса, астроном Томас Шэнкс из Даремского университета (Великобритания) считает, что это наблюдение весьма интересно, но при этом предупреждает, что наш мозг "очень быстро формирует в сознании такие формы, как кольца".
Однако если предположить, что эти мегаструктуры реальны, то факт их существования противоречит стандартной космологической модели, которая утверждает, что такие массивные формы в принципе невозможны. А если это так, то, вероятно, наша модель Вселенной нуждается в корректировке.
Надеюсь, вы получили удовольствие от чтения.
