На протяжении минувшего зимнего сезона мои публикации нечасто удостаивались активных дискуссий, хотя читательский интерес оставался стабильным. Однако завершить этот период я хочу разбором нетривиального сюжета, подсказанного самой аудиторией в рамках рубрики «Вынесено из комментариев». Под материалом «Как устроены самые массивные и самые обширные звёзды» пользователь @saag предложил исследовать феномен Войда Волопаса. Давайте погрузимся в эту тему.
Масштабные структуры мироздания лучше всего осознаются на большой дистанции. В 1924 году Эдвин Хаббл доказал, что многочисленные «внегалактические туманности», наблюдаемые в телескопы, представляют собой не облака газа, а полноценные галактики — такие же звездные мегаполисы, как наш Млечный Путь. Это открытие мгновенно расширило границы познаваемой Вселенной на несколько порядков. Впоследствии астрономы нанесли на карту миллионы галактик, большинство из которых, согласно закону Хаббла, удаляются от нас. Позже была идентифицирована Местная группа, где Млечный Путь и Андромеда, напротив, гравитационно связаны и стремятся к слиянию. Этому процессу я посвятил статью «За три миллиарда лет до зарождения Милкомеды».
Немногие научные прорывы могут сравниться по значимости с хаббловским, но обнаружение галактических нитей и пространственных пустот, безусловно, стоит в этом ряду. В 1978 году к этому выводу независимо пришли Стивен Грегори и Лэйрд Томпсон в США, а также группа эстонских астрофизиков во главе с Яаном Эйнасто. Эти колоссальные пустые пространства получили название «войды». На крупнейших масштабах Вселенная напоминает гигантскую паутину — «cosmic web». Эта структура состоит из переплетения галактических нитей, образующих стены, между которыми зияют обширные, почти лишенные материи области. Примерная карта наблюдаемой Вселенной выглядит следующим образом:
Размеры войдов исчисляются десятками мегапарсек, а плотность ярких галактик в них экстремально мала. Для сравнения: наше Местное Сверхскопление включает около 30 000 галактик и входит в состав еще более масштабной структуры — Ланиакеи, объединяющей более 100 000 систем. Плотность вещества в войдах ничтожна по сравнению с густонаселенными нитями и стенами.
Тем не менее, войды определяют глобальную архитектуру космоса, выступая главными драйверами расширения. Они буквально выталкивают материю на свою периферию, где и концентрируются галактики. Механическая энергия их роста, вероятно, подпитывает динамику сверхскоплений. Эти процессы описываются в рамках космологии микроволнового фона. Именно в войдах «запечатлены» первичные флуктуации плотности, определившие, где возникнет вещество, а какие области останутся пустыми навсегда.
Астрономический войд — это регион с аномально низкой концентрацией галактик. Наряду с филаментами, это крупнейшие из известных структур во Вселенной, достигающие в диаметре сотен миллионов световых лет (для справки: свет проходит путь от Солнца до Земли всего за 8 минут).
Войд Волопаса
Этот объект был обнаружен в 1981 году Робертом Киршнером из Гарварда, который сейчас курирует проект Тридцатиметрового телескопа (TMT). Тогда ученые окрестили находку «Великим Ничем». Вначале полагали, что там скрываются лишь единичные галактики (надежно идентифицировали семь), но к 1995 году их список расширился до 27, а современные инструменты позволяют обнаружить до 60 объектов.
Войд Волопаса удален от Земли примерно на 700 миллионов световых лет, а его поперечник составляет около 250 миллионов световых лет — это примерно 0,27% объема всей наблюдаемой Вселенной. Галактики там распределены настолько редко, что астроном Грег Олдеринг однажды заметил: «Если бы Млечный Путь располагался в центре этой пустоты, мы бы узнали о существовании других галактик лишь в 1960-х годах».
Научная ценность таких зон заключается в том, что отсутствие обычной материи позволяет «в чистом виде» изучать проявления тёмной материи и тёмной энергии. Рассмотрим ключевые аспекты, делающие Войд Волопаса уникальной научной лабораторией:
1. Динамика систем: изучение движения изолированных галактик и их скоплений в пустотах позволяет моделировать сложные гравитационные сценарии и редкие типы межгалактических контактов.
2. Аномальное расширение: существует гипотеза, что темпы расширения войдов могут отличаться от регионов с высокой плотностью материи. Это может указывать на фундаментальную неоднородность Вселенной, о чем недавно писал на SE7ENе @valisak в статье о альтернативах тёмной энергии.
3. Квантовые эффекты и вакуум: из-за крайне слабой гравитации центральные области войдов идеальны для поиска естественного эффекта Казимира и проверки теорий ложного вакуума. Этой теме посвящена работа Джеймса Оуэна Уизеролла «Void: The Strange Physics of Nothing».
4. Поиск скрытой массы: астрономы надеются обнаружить в этих «пустых» зонах невидимые формы материи, которые трудно идентифицировать в плотных галактических скоплениях.
5. Эволюция галактик-изгоев: наблюдения за десятками обитателей войдов показали, что они обычно компактнее, содержат больше газа, а их спектр заметно смещен в синюю область. Понимание причин такой обособленной эволюции — важная задача современной астрофизики.
6. Связность космической сети: сейчас галактические нити образуют единую систему, обеспечивающую обмен энергией. Однако расширение войдов может привести к тому, что в будущем эта паутина распадется на изолированные «острова».
Теперь обратим внимание на конкретных «отшельников», населяющих глубины Войда Волопаса.
Галактики-одиночки
Ярчайший объект здесь — Markarian 845 со звёздной величиной 14,8. Эта спиральная галактика видна нам практически с ребра и обладает очень активным, ярким ядром.
CG 692 представляет собой доминирующую часть пары с соседом CG 693. При блеске 15,2 она демонстрирует выраженный балдж и асимметричный северный рукав, свидетельствующий о прошлых взаимодействиях.
Миниатюрная CG 538 обладает плотным эллиптическим диском и ярким центром. Из-за малых угловых размеров на фоне черной пустоты ее легко спутать с обычной звездой.
I Zwicky 81 — один из первых объектов, найденных в этом войде. В любительские инструменты она выглядит как вытянутое туманное пятно с интенсивным свечением в центре.
Особняком стоит спиральная система с перемычкой MCG+01-02-015 — истинный затворник, в радиусе 100 миллионов световых лет от которого нет ни единого соседа.
Войды как ключ к Мультивселенной
Помимо Войда Волопаса, астрономам известна Суперпустота Эридана. На карте реликтового излучения она проявляется как аномально холодное пятно.
Существует смелая гипотеза, согласно которой войды способствуют ускоренному расширению пространства, так как тёмная энергия в них не сдерживается гравитацией. Астрофизик Маркус Чаун в 2007 году предположил еще более экзотический вариант: войды могут быть следами столкновения нашей Вселенной с другими «пузырями» в Мультивселенной. В месте контакта энергия «утекает» вовне, вызывая охлаждение и разрастание пустоты до невероятных размеров. Также в середине 2000-х Джеймс Трефил развивал концепцию «губчатой Вселенной», где войды обеспечивают структурную стабильность и равномерность распределения вещества.
В фантастической литературе часто встречается идея искусственного происхождения Войда Волопаса, приписываемая деятельности цивилизации III типа. Якобы вся материя там была использована для создания кротовых нор или пузырей Алькубьерре. Несмотря на привлекательность таких теорий, реальность куда интереснее: войды — это естественные и критически важные элементы космоса. Их связь с теорией Мультивселенной — это тема, глубокий разбор которой наверняка еще не раз появится на страницах SE7ENа.
