Rummet er som en svamp; lange skinnende filamenter på tusinder og millioner af galakser veksler med hulrum - sorte huller, hvor der er langt færre stjerneklynger end gennemsnittet. Det er sandt, at ingen gives til at se universet på denne måde: uanset hvor observatøren er placeret, vil spredningen af stjerner og galakser synes at være den indre overflade af sfæren, i hvilken den betragter står.
Astronomer i gamle tider og frem til begyndelsen af det 20. århundrede syntes at have en flad himmel: de vidste, hvordan de kun skulle bestemme afstanden til de nærmeste astronomiske objekter - Solen, Månen, planeterne i solsystemet og deres store satellitter; alt andet var uopnåeligt langt væk - så langt væk, at der ikke var nogen mening i at tale om, hvad der var tættere og hvad der var næste. Først i begyndelsen af det 20. århundrede begyndte det dybe rum at erhverve volumen: nye måder at måle afstande til fjerne stjerner dukkede op - og vi lærte, at der ud over vores galakse også findes utallige stjerne klynger. Og i slutningen af århundredet opdagede menneskeheden, at dens oprindelige galakse cirkler i en af hullerne mellem filamenterne i den stellare "svamp" - på et sted, der er meget tomt, selv efter kosmiske standarder.
Fra fly til volumen
Det menneskelige øje kan kun skelne et fjernt objekt fra et nært, hvis disse objekter ikke er for langt fra observatøren. Et træ vokser i nærheden og et bjerg i horisonten; en person, der står i kø foran beskueren - og hundrede mennesker fra ham. Binokularitet gør det muligt for os at forstå, hvad der er langt og hvad der er tæt (med det ene øje kan dette også gøres, men med mindre nøjagtighed) og hjernens evne til at evaluere parallax - ændringen i et objekts synlige position i forhold til en fjern baggrund.
Når vi ser på stjernerne, er alle disse tricks ubrugelige. Med et kraftfuldt teleskop kan du estimere afstanden til stjernerne tættest på solen ved hjælp af parallax, men det er her vores evner ender. Den maksimale opnåelige med denne metode blev opnået i 2007 af Hipparcos-satellitteleskopet, som målte afstanden op til en million stjerner i nærheden af Solen. Men hvis parallax er dit eneste våben, forbliver alt over et par hundrede tusinde parsecs punkter på den indre overflade af sfæren. Tværtimod forblev det - indtil tyverne af det forrige århundrede.
Milleniumsimuleringen beregner 10 milliarder partikler i en terning med en kant på ca. 2 milliarder lysår. Til sin første lancering i 2005 blev der anvendt foreløbige data fra WMAP-missionen, der studerede relikviesstrålingen fra Big Bang. Efter 2009, da Planck Space Observatory klargjorde parametrene for CMB, blev simuleringen gentagne gange genstartet, hver gang det tog en måned for Max Planck Society's supercomputer at køre. Simuleringen viste dannelsen af galakser og deres fordeling - udseendet af klynger af galakser og hulrum mellem dem.
Hvor i rummet "svamp" er Mælkevejen?
Milky Way Galaxy er beliggende 700 tusinde parsecs fra den nærmeste store galakse - Andromeda - og udgør sammen med Triangulum-galaksen og halvtreds dværg-satellitgalakser den lokale gruppe af galakser. Den lokale gruppe er sammen med et dusin andre grupper en del af det lokale blad - et galaktisk glødetråd, en del af det lokale Supercluster of Galaxies (supercluster), også kendt som Jomfru Supercluster; udover vores er der omkring tusind store galakser i den. Jomfru er på sin side en del af Laniakei supercluster, der allerede indeholder omkring 100 tusind galakser. Laniakeas nærmeste naboer er Hair of Veronica supercluster, Perseus-Pisces supercluster, Hercules supercluster, Leo klyngen og andre. Det nærmeste stykke plads, der er tom for os, den lokale indgang, er på den anden side af Mælkevejen, som ikke vender mod det lokale blad. Fra solen til midten af den lokale uro er den omkring 23 Mpc, og dens diameter er omkring 60 Mpc, eller 195 millioner lysår. Og dette er et dråbe i havet sammenlignet med den virkelig Store Void, der muligvis omgiver os.
I 2013 kom en gruppe astronomer til den konklusion, at Mælkevejen og med den de nærmeste galakser - det meste af Laniakea - er beliggende midt i et virkelig gigantisk tomrum, der er ca. 1,5 milliarder lysår lange. Forskere har sammenlignet mængden af stråling, der når jorden fra nærliggende galakser og fra fjerne hjørner af universet. Billedet så ud som om menneskeheden boede i udkanten af en storby: glødet over en stor by lyser op af nattehimlen mere end lyset af vinduer i huse i nærheden. Det gigantiske område med relativ tomhed blev kaldt KVS-tomrummet - efter de første (latinske) bogstaver i navnene på forfatterne af undersøgelsen, Ryan Keenan, Amy Barger og Lennox Cowie.
Void PIC er stadig genstand for debat i astronomersamfundet. Dens eksistens ville løse nogle grundlæggende problemer. Husk, at et tomrum ikke er et tomrum, men et område, hvor galaksernes tæthed er 15-50% lavere end gennemsnittet i universet. Hvis KBC-tomrummet eksisterer, ville denne lave tæthed forklare uoverensstemmelsen mellem værdierne for Hubble-konstanten (der karakteriserer universets ekspansionshastighed) opnået ved hjælp af Cepheids og gennem den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling. Dette uoverensstemmelse er et af de mest vanskelige problemer inden for moderne astrofysik, fordi Hubble-konstanten, som enhver anden konstant, i teorien ikke bør ændres afhængigt af målemetoden. Hvis Mælkevejen befinder sig i et gigantisk tomrum, møder relikviesstrålingen på vej til Jorden meget mindre stof end gennemsnittet i rummet; korrigerende for dette,du kan forene eksperimentelle data og måle nøjagtigt universets ekspansionshastighed.
Teorier om galaktiske superklusteres og hulrums oprindelse
Umiddelbart efter opdagelsen af superklynger af galakser og hulrum, spurgte videnskabsmænd sig om deres oprindelse - og helt fra begyndelsen blev det klart, at man ikke kan undvære universets usynlige masse. En svampet struktur kan ikke være et produkt af normalt, baryonisk stof, som vores velkendte genstande og os selv er sammensat af; ifølge alle beregninger kunne dens bevægelse ikke føre til den makrostruktur, der blev observeret i dag i den tid, der er gået siden Big Bang. Galaktiske superklynger og hulrum kunne kun genereres ved omfordeling af mørkt stof, som begyndte meget tidligere end de første dannede galakser.
Da den første teori så ud til at forklare eksistensen af tråde og hulrum, var Big Bang endnu ikke blevet drøftet. Den sovjetiske astrofysiker Yakov Zeldovich, der sammen med Jaan Einasto begyndte at studere makrostrukturen, foretog sine første beregninger inden for rammerne af begrebet mørkt stof som neutrino, kendt som teorien om varm mørk stof. Forstyrrelser af mørkt stof, der fandt sted i de tidlige stadier af universets eksistens, forårsagede ifølge Zeldovich udseendet af en cellulær struktur ("pandekager"), der senere gravitationsmæssigt tiltrakkede baryonisk stof og i lidt over tretten milliarder år dannede den observerede struktur af galaktiske superklynger, filamenter og vægge og hulrum mellem dem.
I midten af 1980'erne blev teorien om varm mørk stof opgivet til fordel for teorien om kold mørk stof. Det blev blandt andet adskilt fra neutrino-teorien ved de skalaer, hvorpå de primære inhomogeniteter opstod - mindre, og derfor synes det ikke at forklare eksistensen af den kosmiske "svamp" med dens elementer hundreder af tusinder af parsecs lange. I løbet af de næste to årtier er det imidlertid lykkedes astrofysikere at forene "pandekage" -modellen med matematikken bag "kold" mørk stof.
Moderne computersimuleringer viser perfekt, hvordan udsving i fordelingen af mørkt stof i det unge univers gav anledning til galaktiske filamenter og hulrum. Den mest berømte af disse simuleringer, der blev udført inden for rammerne af The Millennium Simulation-projektet i 2005 på en supercomputer på Leibniz viser dannelsen af strukturer, der kan sammenlignes i størrelse med Laniakei-supercluster - den, hvor vores galakse roterer.
Anastasia Shartogasheva
