продолжение
Конец Солнечной системы
Солнца уже не будет, но некоторые планеты Солнечной системы останутся. Возможно, что даже Земле повезет, и она присоединится к «выжившим». Среди них будут Юпитер, Сатурн и внешние планеты с поясом Койпера.
Не так давно ученые нашли быстро вращающийся диск металлического материала вокруг белого карлика. Они добавили в модель планеты и поняли, что звездная смерть сильно влияет на систему: заставляет планеты сталкиваться и менять орбиты или даже выходить за пределы системы. Получается, что наша система превратится в белого карлика с диском, наполненным обломками планет.
Конец космологии – 3 триллиона лет
Вселенная – единый организм, где все связано. Наблюдая за звездным светом, вы смотрите в прошлое. Это очень удобно, но возникают проблемы. Темная энергия, ускоряющая расширение Вселенной, заставляет галактики двигаться быстрее. Однажды они пересекут горизонт событий, и превзойдут скорость света. Получается, что мы потеряем их свет навсегда. И такая участь ждет каждую.
Есть и другой момент. Реликтовое изучение, при помощи которого исследователи подтверждают Большой Взрыв, также исчезнет. И не только оно, но и многие химические элементы скроются за следующими звездными поколениями.
Так что, через 3 триллиона лет больше не останется следов Большого Взрыва. Если тогда будет существовать человечество, то они даже не узнают об этом событии и расширении.
Конец Млечного Пути
Галактики сталкиваются, поэтому чтобы заглянуть в будущее, достаточно просто посмотреть в космос. Повсюду видно, что они взаимодействуют. Сначала эти встречи подобны нападению: галактики рвут другу друга и создают огромные зоны звездообразования. Тихие центральные сверхмассивные черные дыры пробуждаются и поглощают окружающий материал.
И у Млечного Пути есть такой назойливый сосед – Андромеда. Через 2 миллиарда лет галактики столкнутся и снова разойдутся. Этот процесс будет повторяться, пока не появится единая галактика (черные дыры также объединятся).
Наше положение внутри изменится. Скорее всего, система отойдет от центра на 100000 световых лет. Так как Солнце еще существует, то и человечество сможет ощутить перемены. На весь процесс уйдет 7 миллиардов лет. Но это не конец. Вокруг ядра все еще продолжат вращаться звезды. Пройдет 1019 – 1020 лет и звезды разойдутся в пространстве.
Конец звезд – 100 триллионов лет
В Млечном Пути еще есть достаточно газа и пыли, чтобы формировать новые звезды. Но мы также можем найти и старые галактики, в которых уже нет жизни. Однажды и наше рождение звезд закончится. Последняя звезда превратится в белый карлик, и все постепенно трансформируются в последний этап – черный карлик.
Конец материи – 1030 лет
В общем, мы располагаем Вселенной без звезд, наполненной лишь холодными черными карликами. Вокруг темнота! Возможный наблюдатель заметит лишь мимолетную вспышку из-за взаимодействия какого-то объекта с черной дырой. А затем снова тишина.
Частички материи и двойные черные карлики сливаются, порождая еще больше черных дыр, которые затем объединяются в гигантских чудовищ. Так что будущей материи суждено существовать взаперти у черных дыр.
Даже если ей повезет не попасться, то ее дни все равно сочтены. Протоны лишены стабильности в длительных промежутках. Любая материя, поглощенная дырой, будет распадаться. Протоны станут излучением, оставив после себя лишь слабую дымку электронов, позитронов и нейтрино. В течение 1030 лет все протоны уничтожатся.
Конец черных дыр – 10100
Черные дыры всегда воспринимали как дорогу в один конец: все входит и ничего не выходит. Но Стивен Хокинг изменил представление, сказав, что черные дыры могу испаряться. Это долгий процесс, но они все же выпускают слабое количество излучения обратно.
Постепенно дыра теряет свою массу и просто исчезает. Причем количество излучения растет вместе с потраченной массой. В самом конце она может сгенерировать всплеск рентгеновских и гамма-лучей. Тогда темная Вселенная на короткое время озарится яркой вспышкой.
Конец всего – после 10100 лет
После «смерти» последней черной дыры останутся лишь фотоны и элементарные частицы. Температура будет чуть выше абсолютного нуля. Темная энергия продолжит разгонять все эти элементы, пока они максимально не удалятся и потеряют связь (больше никогда не объединятся).
Возможно, что за этим снова последует Большой Взрыв. Есть основания полагать, что Вселенная циклична и все начнется заново. Если же нет, то наше будущее – холодная и мертвая Вселенная. В этом нет ничего положительного, зато понимание финала заставляет ценить каждую прожитую секунду.
Знаем ли мы Вселенную досконально? Нет. И возможности узнать её у нас очень малы. Зато сколько неизведанных и порой пугающих человечество откровений нам выдаёт Космос. Вот несколько из таких откровений.
Космос невероятно велик, а свет движется со скоростью 300 тысяч километров в секунду, что складывается в 9 461 000 000 000 км каждый год. Так что при такой скорости потребуется более 4 лет путешествия на максимальной скорости, чтобы достичь трех звезд Альфа Центавры, ближайших небесных соседей Солнца. Наша галактика, Млечный Путь, настолько длинна, что свет путешествует 100 000 лет, прежде чем пройти ее насквозь и выйти на другую сторону.
Мы надеемся, что вам понравится это короткое путешествие в великое будущее.
10. Swift J1357.
Мы начнем этот список с самой близкой структуры, найденной с Земли (и единственной фактически расположенной в нашей галактике), формально известной как Swift J1357.2. Она расположена почти в 5000 световых годах от Земли в созвездии Девы. Сама структура является одной из наименее понятых из этого списка, но физики полагают, что она основана на двойной системе, содержащей звезду и черную дыру. Звезда-компаньон в системе совершает полный оборот вокруг центра масс в кратчайший из известных на данный момент орбитальный период, всего за 2,8 часа.
Вопреки распространенному мнению, черные дыры не являются космическими пылесосами, откачивающими весь материал, до которого могут дотянуться. На самом деле черные дыры поглощают только вещество, которое находится слишком близко к ним (попадая в так называемый «горизонт событий», который в основном является границей, из-за которой ничто, даже свет, не может вырваться). Гравитационные возмущения могут быть катализатором, заставляя объект (или совокупность материи) на устойчивой орбите поблизости от черной дыры отклониться от курса, посылая его по спирали внутрь. Довольно часто черная дыра вытягивает из соседнего небесного больше вещества, чем может поглотить. Это вещество накапливается и образует нечто, называемое аккреционным диском.
Структура, известная как Swift J1357.2, вероятно, похожа по конструкции на одну из подобных систем. В отличие от более привычных аналогов, этот конкретный объект сформировался во внешнем слое аккреционного диска и ведет себя как волна (движущаяся во внешнем вертикальном направлении вместо горизонтального), что приводит к систематическому «затемнению» звезды-спутника каждые несколько секунд.
9. Объект Ханни
В верхней части представленной иллюстрации изображена IC 297, спиральная галактика, расположенная примерно в 650 миллионах световых лет от Земли в созвездии Малого Льва.
Расположенный прямо под галактикой (а на самом деле отделенный от нее тысячами световых лет) объект Ханни – одна из самых странных структур в мире. И это говорит о многом, учитывая то, как много ранее непостижимых вещей уже изучено. Помимо того, что она крайне необычна, структура также очень массивна. Ее диаметр превышает диаметр Млечного Пути (более 100 000 световых лет).
Наиболее вероятным источником этой структуры является уже не активный квазар, когда-то расположенный в центральном ядре IC 297. Когда-то, в далеком прошлом, квазар выплюнул вещество, которое скручивалось в нити, составляющие эту уникальную структуру.
Сверхскопление часов
Эта гигантская структура, содержащая более 350 000 отдельных галактик (30 000 больших галактик, 5000 групп галактик с более чем 300 000 галактик-карликов), расположена на расстоянии около 700 миллионов световых лет от Земли. По крайней мере, самая близкая ее часть. Этот объект настолько велик, что ученые не совсем уверены, где находится его самый дальний конец, но, как полагают, на расстоянии не менее 1,2 миллиарда световых лет от нас. А в общей сложности его диаметр – более 550 миллионов световых лет.
В состав сверхскопления часов входит Abell 3266, один из самых массивных регионов нашей локальной вселенной. Между прочим, огромное облако газа, протянувшееся более чем на 5 миллионов световых лет, быстро приближается к скоплению, что возродит эпоху звездообразования для галактик, на которые будет оказано воздействие
Новообретённый блоб
Мало того, что новообретенный блоб является одной из крупнейших структур во вселенной, а также одной из самых старых и самых отдаленных, какое-то время он считался самым большим, пока не появилась современная астрономия, когда мы начали создавать более мощные телескопы.
Новообретенный блоб состоит из больших облаков газа с несколькими галактиками внутри, которые называются «Lyman Alpha Blobs». Этот конкретный, самый большой известный блоб, расположен на расстоянии около 11 миллиардов световых лет от Земли, простираясь более чем на 200 миллионов световых лет. Размер отдельных облаков составляет 400 000 световых лет, что в ЧЕТЫРЕ раза больше, чем наша галактика!
Его огромный размер, по сути, означает, что этот блоб появился всего через 2 миллиарда лет после Большого взрыва. Принимая во внимание ускоряющееся расширение Вселенной, можно с уверенностью сказать, что сгусток теперь намного, намного дальше от того места, в котором он находился, когда свет впервые покинул его и начал свое путешествие через пространство, чтобы достичь нашей планеты.
Великий аттрактор
Разве можно составить какой-нибудь список о космических объектах без единой загадки?
Когда астрономы наблюдали за одним из ближайших к нам сверхскоплений, Скоплением Наугольника (расположенным на расстоянии около 220 миллионов световых лет), они заметили что-то странное и откровенно сбивающее с толку. Нечто, которое было названо «великим аттрактором», гравитационно притягивает галактики, расположенные в этом регионе, тянет их к себе со скоростью, превышающей 320 000 км в час.
Масса, необходимая для того, чтобы структура оказывала необходимое влияние на галактики, огромна, что заставляет некоторых астрономов полагать, что виновата темная энергия, сила, движущая расширением Вселенной. Если нет, это может означать, что нам не хватает ключевых компонентов, необходимых для определения поведения гравитации в макромасштабе.
Великая стена Слоуна
Глядя на вселенную в целом, мы видим, что многие галактики (каждая из которых, как правило, содержит миллиарды звезд) имеют тенденцию слипаться, образуя скопления галактик. Эти скопления, в свою очередь, разделены потрясающе большими пустотами. Одно из самых массивных называется Великой стеной Слоуна. Эта структура имеет длину более 1,38 миллиарда световых лет и расположена примерно на расстоянии одного миллиарда световых лет от Земли. Длина особенно впечатляет, поскольку она составляет почти 1/60 (или около 5%) диаметра наблюдаемой вселенной (той части, которую действительно можно изучить; на самом деле она намного больше).
Еще более интересным является тот факт, что этот регион противоречит самой основе современной космологии, которая опирается на возраст вселенной всего 13,7 миллиардов лет. Многие известные физики считают, что для создания такой огромной структуры должно было потребоваться от 100 до 150 миллиардов лет.
Пустота в созвездии Эридана
Большинство из нас, вероятно, считают космос пустым. По большей части это так. Более 99% вселенной пусты. Мы сейчас говорим не о пустоте внутри самой материи (атомы вещества состоят в основном из пустого пространства). Однако с открытием квантовой физики мы знаем, что даже пустое пространство не является действительно пустым, но содержит незначительное количество газа, энергии и виртуальных частиц, которые появляются и исчезают.
Поэтому все еще довольно удивительно найти области пространства, которые почти полностью лишены всех видов материи, включая звезды, планеты, галактики, скопления, межзвездные материалы и даже саму темную материю (таинственное вещество, которое мы не можем видеть непосредственно, но знаем, что оно составляет большую часть общей массы вселенной). Самая большая из этих пустот найдена в созвездии Эридана.
Она простирается на площади пространства, равной одному миллиарду световых лет. Многие физики выдвинули несколько очень интересных теорий о происхождении этой пустоты. Одна из них гласит, что пустота – это отпечаток параллельной вселенной, с которой было столкновение в далеком прошлом. Другая говорит, что регион может быть домом для черной дыры во вселенной.
Большая группа квазаров
Далее мы подходим к LQG (Large Quasar Group), самой массивной структуре в известной вселенной. Эта область пространства имеет более миллиарда световых лет в поперечнике и содержит более 73 активных квазаров (обычно квазары можно обнаружить вокруг активных черных дыр. Некоторые из них способны излучать больше света и энергии в простые моменты, чем все звезды в наша галактика вместе взятые!) в нескольких галактиках. Эта относительно новая находка не только ошеломительно велика, но и бросает вызов некоторым глубоко укоренившимся убеждениям, прежде всего тому, что мы называем «космологическим принципом». Он говорит о том, что независимо от того, куда мы смотрим, вселенная должна быть однородной на макроуровне (или, проще говоря, она должна выглядеть везде одинаково).
Очевидно, что что-то такое большое (и непревзойденное по размеру) проблематично объяснить с точки зрения космологического принципа. Это не первая и не последняя находка, которая доказывает, что мы знаем гораздо меньше, чем думаем
Наблюдаемая вселенная
Теперь мы попадаем в суперклассную, трудную для понимания часть нашего списка. Вселенная в основном делится на две части. Для начала у нас есть наблюдаемая вселенная, а затем – фактическая вселенная. И то и другое квалифицируется как структура, так как вы можете ясно видеть взаимосвязь нитей и пустот.
Законы физики существенно ограничивают нас в том, что мы знаем о вселенной. Как нам известно, свет движется с постоянной скоростью, путешествуя в космическом вакууме. Поэтому мы не можем видеть свет от какого-либо объекта, находящегося за «световым горизонтом». До нас долетает свет от объектов, находящихся достаточно близко в космосе. Эта область имеет радиус 13,7 млрд. световых лет (возраст вселенной). В то время как площадь равна ошеломляющим 93 миллиардам световых лет. Это возможно потому, что после Большого взрыва, когда вселенная составляла лишь долю секунды, она начала расширяться очень и очень быстрыми темпами. Это расширение продолжается и по сей день, хотя и намного медленнее.
Подводя итог, скажем, что наблюдаемая вселенная содержит приблизительно 10 миллионов сверхскоплений, некоторые из которых мы обсуждали сегодня, 350 миллиардов больших галактик, таких как Млечный Путь, 25 миллиардов галактических групп, 7 триллионов карликовых (или спутниковых) галактик с триллионами звезд. И это приводит нас к последнему пункту нашего списка.
Умозрительная вселенная
Во-первых, мы должны подчеркнуть, что мы действительно понятия не имеем, насколько велика в реальности вселенная. Многие физики считают, что наша вселенная на самом деле бесконечна по размеру (даже не будем углубляться в возможность того, что наша вселенная является частью мультивселенной с потенциально бесконечным числом вселенных), но истинность вопроса зависит от общей формы пространство-время. Несмотря на это, умозрительная вселенная имеет диаметр не менее 14 триллионов световых лет. Попробуйте умножить оценочное количество звезд в каждой галактике на количество оцененных галактик во вселенной, и вы получите приблизительное количество звезд, которые МОЖЕТ содержать вселенная. Давайте рассмотрим это в перспективе, в этом сценарии:
Каждый атом состоит в основном из пустого пространства (около 99%) с одним очень маленьким ядром. Так вот, соотношение между умозрительной вселенной и наблюдаемой может быть в десять миллиардов раз больше, чем между атомом и его ядром.
Хотите знать, что самое удивительное? В связи с расширением Вселенной в далеком будущем наступит момент, когда наблюдаемая часть Вселенной начнет сокращаться, прежде чем замерзнуть и исчезнуть из нашей видимости навсегда. Любой свет, излучаемый галактиками за пределами этого так называемого «светового горизонта», будет слишком далеко и слишком быстрым, чтобы когда-либо достичь нас.
Несмотря на то, что вселенная растет, она в конечном итоге сократится. По крайней мере, так будет казаться живым наблюдателям. Ночное небо будет темным, безликим и лишенным всех определяющих его черт. Но волноваться, впрочем, об этом не стоит. Задолго до этого наше солнце превратится в красного гиганта, поглотившего нашу планету и всех, кому не повезет жить здесь.
Великая стена Геркулес — Северная Корона
На изображении в заглавии статьи — одна из наиболее полных карт нашей Вселенной. Каждая точка на ней — это отдельная галактика, столь же огромная, как и сам наш Млечный Путь. Тёмная зона на галактическом экваторе — артефакт нашего собственного местоположения: мы можем видеть галактики в экваториальном секторе неба только в узком промежутке от 120° до 240°, да и то — плохо, в силу того, что галактический экватор плотно забит звёздами и межзвёздным газом нашей собственной галактики Млечный Путь, который и поглощает излучение далёких галактик.
В силу этого, в сторону ядра нашей галактики мы вообще не ничего не видим, а в противоположную сторону, которая закрыта от нас только неплотным рукавом Персея, мы можем всё-таки кое-что рассмотреть. А вот к галактическому северу и галактическому югу у нас есть возможность обозревать Вселенную на миллионы и миллиарды световых лет.
Однако даже такой несовершенный «наблюдательный пункт» уже преподнёс нам массу сюрпризов, касающихся мегаструктуры нашей Вселенной — различных неоднородностей, которые превосходят размер нашей собственной галактики в сотни тысяч и в миллионы раз.
И которые нарушают массу космологических концепций, устоявших в ХХ веке, даже на фоне массы фундаментальных потрясений для космологии, которые перевели бесконечную и устойчивую Вселенную XIX века во «Вселенную Большого взрыва» века ХХ-го.
И пересмотр этих космологических концепций, основанный на новых открытиях, обещает стать не менее интересным шагом в познании, нежели стало открытие красного смещения, расширения Вселенной и победа модели Большого взрыва, как «начала всех начал».
Во-первых, стоит определиться в том вопросе, что в настоящий момент времени теория Большого взрыва является не просто некоей удобной абстракцией, а и, пожалуй, единственной моделью, которая может объяснить наблюдаемую картину нашей с вами Вселенной.
То есть — это не блажь учёных, которые решили таким образом прикрыть своё непонимание колоссально удалённых от нас событий. Учёные в настоящий момент просто не могут придумать модель, которая бы лучше объясняла массу наблюдаемых эффектов, которые нас окружают. Как и не могут найти опровержений, которые бы подорвали саму модель существования Большого взрыва в прошлом нашей собственной Вселенной.
Большой взрыв, как неизбежность.
Доказательства расширения Вселенной начались с момента, когда молодой американский астроном Эдвин Хаббл, которому в 1919 году исполнилось всего 30 лет, получил доступ к самому мощному на то время оптическому телескопу обсерватории Маунт-Вилсон — телескопу Хукера, с диаметром зеркала всего лишь в 2,5 метра.
Первым открытием Хаббла, которое поставило «с ног на голову» всю спокойную космологию XIX века, было открытие звёзд-цефеид в туманностях Андромеды и Треугольника, которые тогда ещё никто не воспринимал, как отдельные от Млечного Пути галактики.
С помощью телескопа обсерватории Маунт-Вилсон Хаббл нашёл в этих туманностях цефеиды — переменные звёзды главной последовательности, которые обладают очень чёткой зависимостью между периодом колебания яркости и собственной светимостью звезды.
В силу такой интересной особенности цефеиды являются идеальными «стандартными свечами» и космическими маяками: по периоду пульсации звезды можно легко определить её абсолютную звёздную величину, а померяв её наблюдаемую звёздную величину — уже можно легко определить расстояние до выбранной цефеиды.
Ну а громадная светимость этих переменных звёзд (103—105 светимостей Солнца) позволяет наблюдать их даже на межгалактических расстояниях.
Галактика Андромеды. 1 триллион звёзд, впятеро большая масса, нежели у Млечного Пути. Но в XIX веке — просто «туманность М31», так как никто её не воспринимал, как отдельную галактику.
Именно это и выяснил Хаббл после наблюдений 1922-23 годов: найденные им цефеиды показали, что туманности Андромеды и Треугольника были слишком далеки, чтобы быть частью Млечного Пути, и являлись в действительности отдельными галактиками за пределами нашей собственной.
Эта идея была оспорена очень многими учёными того времени, которые заподозрили Хаббла в подтасовках или же в неправильной методологии наблюдений — настолько идея о множественности галактик была революционной для начала ХХ века. Но, вопреки оппозиции, Эдвин Хаббл, на ту пору 35-летний учёный, представил свои открытия в печатном виде на собрании Американского астрономического сообщества 1 января 1925 года и убедительно доказал: галактик много и Млечный Путь — отнюдь не единственная и совсем не самая большая из них.
Это открытие фундаментальным образом изменило научное видение Вселенной.
Однако Хаббл не остановился на достигнутом и пошёл дальше, раздвигая границы наблюдаемой Вселенной: уже в 1929 году он опубликовал свои работы о наблюдаемом красном смещении наиболее ярких галактик. Именно по величине красного смещения и визуализирована, кстати, самая верхняя «карта Вселенной».
В результате своих наблюдений Хаббл заметил, что каждая галактика, в среднем, улетает от каждой другой галактики. Вселенная расширяется — постоянно, повсюду и каждый день. Этот факт уже не просто расширял представление человечества о Вселенной, помещая нас в одну из заурядных галактик — он просто ставил всю картину мироздания «с ног на голову». На протяжении столетий наблюдений за звёздами основным допущением астрономов и философов было то, что на Земле может происходить масса скоротечных и разнонаправленных процессов, в то время, как звёздное небо — вещь постоянная и неизменная.
Да, взрываются сверхновые звезды, да, планеты продолжают свой бег, да, цефеиды мерцают в ночном небе, но в целом Вселенная два столетия назад удивительно похожа на Вселенную сегодня.
И, как следствие, Вселенная два миллиона лет назад, двести миллионов лет назад или миллиарды и миллиарды лет тому назад — тоже стабильна и неизменна. А о возрасте Вселенной люди уже догадывались — в том числе и исходя из исследований геологов и палеонтологов на самой Земле, которые к началу ХХ века уже доказали почтенный возраст нашей собственной планеты.
Если Вселенная «сегодня» совсем не похожа на Вселенную «вчера», то и «завтра» она будет уже другой. И, как следствие — Вселенная вокруг нас меняется не только в частностях, но и в целом.
Ну а второе допущение уже прямо следовало из наблюдаемых эффектов. Если все наблюдаемые галактики удаляются друг от друга, подобно раздувающейся рожице клоуна на надуваемом ребёнком воздушном шарике — то логично предположить, что вчера этот шарик был меньше, позавчера — ещё меньше, и так до тех пор, пока вы не сожмёте всю Вселенную до некоего нижнего предела, который чисто математически упрётся в одну-единственную точку или же в тот самый Большой взрыв.
Сразу же после опубликования первой идеи Хаббла о роли красного смещения, теория Большого взрыва стала обрастать массой экспериментальных подтверждений. Несмотря на невозможность нас и сегодня заглянуть за «горизонт событий» Большого взрыва, мы за ХХ век очень близко подошли к его пределу, наблюдая события, отстоящие от времени Большого взрыва на ничтожные по космологическим понятиям временные растояния.
Однако сам Большой Взрыв мы наблюдать не можем и связано это не с несовершенством наших инструментов или с неудачностью нашего «наблюдательного пункта», а в силу того, что раннее время Вселенной становится, по мере приближения к Большому взрыву, размытым и нечётким. Силы, энергии, плотности, температуры становятся слишком высокими, и наше понимание физики, которое мы накапливали столетиями, просто не справляется с задачей интерпретации того, что мы можем наблюдать даже виде доступных нам остатков и следов событий того времени. Однако кое-что из того, что мы обнаружили, уже вступает в противоречие с чисто «математической» редукцией Вселенной в начале времён до абстрактной и безразмерной точки.
До последнего времени считалось, что на размерах, сравнимых с размерами наблюдаемой части Вселенной, наступает так называемый «конец величия» (End of Greatness), который превращает картинку Вселенной в однородный «суп» из галактик.
Этот так называемый «космологический принцип» был впервые сформулирован в 1935 году английский космологом Эдуардом Артуром Милном (не путать с автором «Винни-Пуха», Аланом Александром Милном!).
Космологический принцип утверждает, что каждый наблюдатель во Вселенной, независимо от его местоположения и направления наблюдения, в один и тот же момент времени обнаруживает во всей доступной ему для наблюдения Вселенной в среднем одну и ту же картину. Независимость от места наблюдений, то есть равноправие всех точек пространства, называется однородностью Вселенной; независимость от направления наблюдений, то есть отсутствие выделенного направления в пространстве — изотропией Вселенной.
Самым сильным подтверждением космологического принципа (и, как следствие, однородности и сингулярности вселенной в момент Большого взрыва) явилась однородность реликтового излучения, предсказанная русским учёным Георгием Гамовым в 1946 году и открытая впоследствии, в 1965-м году.
Реликтовое излучение, наблюдаемое нами — это остаток очень ранней Вселенной, по всем рассчётам оно возникло в тот период, когда возраст Вселенной составлял «всего лишь» 400 000 лет, по меркам самой Вселенной — не более, чем мгновение.
Первые наблюдения реликтового излучения показывали его практически полную изотропность, что и подтверждало правоту космологического принципа. Большой взрыв — абстрактная точка, Вселенная — однородна, все свободны, так как ничего нового за горизонтом событий мы не найдём.
Но уже исследования 1980х-1990х годов выявили первые признаки анизотропии реликтового излучения, которые пересмотрели изначальную оценку анизотропности, принимавшуюся, как 10-5 или же 0,001%.
Вот нынешняя детальная карта реликтового излучения, составленная по сумме наземных и спутниковых наблюдений:
Нижняя шкала показывает разброс температур реликтового излучения, составляющий не более 200 микрокельвинов при температуре самого излучения в 2,725 Кельвина.
При этом большая часть колебаний реликтового излучения укладывается в диапазон +/- 18 мкК, однако есть два «досадных» исключения из этой благостной картинки.
Во-первых, в районе созвездия Эридана на карте реликтового излучения зияет сверххолодная брешь, называемая ещё «Сверхпустота Эридана» (на общей карте она расположена в нижнем правом углу карты):
Реликтовое холодное пятно в целом приблизительно на 70 мкК холоднее, чем средняя температура реликтового излучения, что уже очень сложно объяснить. Реликтовое холодное пятно может быть отпечатком другой Вселенной за пределами нашей, чей след остался в нашей Вселенной до момента её «отпочковывания» от нас. Профессор Университета Северной Каролины Лаура Мерсини-Хафтон по этому поводу говорит просто: «Стандартная космология не может объяснить такой гигантской космической дыры — это явный отпечаток другой Вселенной, расположенной уже за краем нашей собственной».
Второй особенностью реликтового излучения является слабая, но всё же наблюдаемая анизотропия его в окружающем нас пространстве, так называемая «ось зла», открытая в 2005 году:
При этом большая часть колебаний реликтового излучения укладывается в диапазон +/- 18 мкК, однако есть два «досадных» исключения из этой благостной картинки.
Во-первых, в районе созвездия Эридана на карте реликтового излучения зияет сверххолодная брешь, называемая ещё «Сверхпустота Эридана» (на общей карте она расположена в нижнем правом углу карты):
Реликтовое холодное пятно в целом приблизительно на 70 мкК холоднее, чем средняя температура реликтового излучения, что уже очень сложно объяснить. Реликтовое холодное пятно может быть отпечатком другой Вселенной за пределами нашей, чей след остался в нашей Вселенной до момента её «отпочковывания» от нас. Профессор Университета Северной Каролины Лаура Мерсини-Хафтон по этому поводу говорит просто: «Стандартная космология не может объяснить такой гигантской космической дыры — это явный отпечаток другой Вселенной, расположенной уже за краем нашей собственной».
Второй особенностью реликтового излучения является слабая, но всё же наблюдаемая анизотропия его в окружающем нас пространстве, так называемая «ось зла», открытая в 2005 году:
Наглядное усреднение карты реликтового излучения в квадруполь и октуполь, выявляющее «ось зла» реликтового излучения.
Открыть «ось зла» получилось, используя точные данные космических аппаратов — спутника WMAP и обсерватории «Планк». Выявленная анизотропия реликтового излучения носит сложный характер. Так, самое «холодное» поле опять-таки проецируется на тёмное, практически лишённое ярких звёзд созвездие Эридана, где и расположена уже упомянутая «сверхпустота».
Полученные данные об анизотропии реликтового излучения уже ставят под сомнение «классическую» точечную теорию Большого взрыва, показывая, что в ранних периодах Вселенной всё было «савсэм нэ так». Но кроме этого, в настоящее время существует и ещё ряд обнаруженных фактов, которые ставят стандартную космологическую модель и космологический принцип под сомнение.
Так, совсем недавно, в ноябре 2013 года в нашей Вселенной была открыта колоссальная структура видимой материи, так называемая Великая Стена Геркулес — Северная Корона. Это — огромная плоская суперструктура из сотен тысяч или даже миллионов галактик размером более 10 млрд световых лет, что составляет около 10 % от диаметра наблюдаемой Вселенной. На сегоднящний день она является самой большой из крупномасштабных структур, обнаруженных во Вселенной.
Гамма-всплески, по концентрации которых и была открыта Великая Стена.
Структура этого мегаскопления представляет собой собой стену или нить, состоящую из групп галактик, соединённых гравитацией, протяжённостью около 10 млрд световых лет (3 гигапарсек) по наибольшему направлению, совпадающему с перпендикуляром к нашему лучу зрения и в 7,2 млрд световых лет (2,2 гигапарсек или 150 000 км/c в определении красного смещения) в направлении нашего луча зрения.
Она расположена на расстоянии красного смещения в 1,6-2,1, что примерно составляет 10 млрд световых лет, и находится в направлении созвездий Геркулес и Северная Корона. Как следствие, гамма-всплески со стороны Великой Стены очень сильно сдвигаются в красную часть спектра, попадая в рентгеновский и даже в ультрафиолетовый диапазон, где их и зарегистрировала космическая обсерватория «Свифт».
Положение Великой Стены Геркулес — Северная Корона (Hercules — Сorona Borealis) на карте Вселенной. Положение Млечного Пути приведено к земному звёздному экватору.
Всплески гамма-излучения являются самыми мощными выбросами энергии в наблюдаемой Вселенной и происходят на огромных и молодых звёздах, вращающихся при этом с высокой скоростью. Такие вспышки очень редки: в галактике размером с Млечный Путь они происходят раз в несколько миллионов лет. Таким образом, вспышки являются количественными индикаторами интенсивности распада материи — то есть активности, присущей лишь галактикам, в состав которых входят триллионы звёзд, а большое количество вспышек означает высокую концентрацию материи и соответственно наличие большого числа галактик.
В исследовании космического телескопа «Свифт», которое и нашло Великую Стену, наблюдаемое небо было разделено на 9 частей, в каждой из которых исследовалась 31 вспышка гамма-излучения. В одной из этих частей, 14 вспышек оказались распределёнными в области с угловым радиусом 45° и с красным смещением от 1,5 до 2,0, попавшие в ультрафиолетовую область. Это означает, что в данном регионе находятся тысячи или даже миллионы галактик, к тому же ещё и удалённые от нас на 10 млрд. световых лет — практически на три четверти возраста самой Вселенной.
По существовавшим представлениям в рамках космологического принципа Милна, любая анизотропность видимой материи должна была исчезать в размерах объектов, сравнимых с расстоянием в 250—300 млн световых лет (О, господи, от этих галактик свет идёт к нам больше, чем время, что отделяет нас от динозавров!).
Никакие неоднородные структуры бо;льших размеров исходя из этого принципа «конца величия» не должны существовать. Однако, обнаруженная ещё в 2003 году Великая стена Слоуна, до 2012 года — самый крупный объект во Вселенной, имела размер 1,37 млрд световых лет, в было в 4,5 раза больше предсказанного масштаба.
Громадная группа квазаров, обнаруженная в 2012 году, имела размер уже в 4 млрд световых лет, что в 13,5 раза больше предсказания о максимальном размере «конца величия», но это ещё можно было списать на какие-то флюктуации.
Обнаружение же стены Геркулес-Северная Корона, неоднородной структуры размером более чем в 30 раз больше предсказанного масштаба, поставило под сомнение сам космологический принцип.
В общем, «чем дальше в лес — тем толще партизаны» и не исключено, что на расстоянии в 12-13 млрд. световых лет от нас мы найдём и ещё более титанические объекты.
И, судя по всему, такие новые открытия заставят нас пересмотреть те самые первые 400 000 лет существования нашей Вселенной, которые разбросали по окресностям нашей крошечной галактики какие-то ошмётки катастрофы по-настоящему вселенского масштаба.
Это был не точечный взрыв, а скорее всего — нечто иное
Сверхпустота
В 2004 году астрономы обнаружили самую большую пустоту (так называемый войд) в известной вселенной. Она находится на расстоянии 3 млрд световых лет от Земли в южной части созвездия Эридана. Несмотря на название "пустота", войд размером в 1,8 млрд световых лет не является фактически полностью пустой областью в космосе. Его отличие от прочих участков Вселенной заключается в том, что плотность вещества в нем на 30 процентов меньше (другими словами, в войде меньше звезд и скоплений).
Также Сверхпустота Эридана примечательна тем, что в данной области Вселенной температура микроволнового излучения на 70 микрокельвинов меньше, чем в окружающем пространстве (где она равняется приблизительно 2,7 кельвина).
Сверхскопление Шепли
Ученым давно было известно, что наша галактика движется в направлении созвездия Центавра со скоростью 2,2 миллиона километров в час, но причина движения оставалась загадкой. Около 30 лет назад появилась теория, согласно которой Млечный путь притягивает к себе "Великий аттрактор" – объект, гравитация которого достаточно сильная, чтобы притягивать нашу галактику на огромном расстоянии. В итоге было обнаружено, что наш Млечный путь и вся Местная группа галактик притягивается к так называемому Сверхскоплению Шепли, состоящему из более чем 8000 галактик общей массой в 10 000 раз больше Млечного пути.
Великая стена CfA2
Как и многие из структур в этом списке, Великая стена CfA2 при обнаружении была признана крупнейшим известным объектом во Вселенной. Объект находится на расстоянии примерно в 200 миллионов световых лет от Земли, а его приблизительные размеры составляют 500 млн световых лет в длину, 300 млн в ширину и 15 млн световых лет в толщину. Точные размеры установить невозможно, поскольку облака пыли и газа Млечного пути закрывают от нас часть Великой стены.
Ланиакея
Галактики, как правило, группируются в кластеры. Те регионы, где кластеры расположены более плотно упакованы и связаны друг с другом силами гравитации, называются сверхскоплениями. Когда-то считалось, что Млечный Путь вместе с Местной группой галактик является частью сверхскопления Девы (размером 110 млн световых лет), но новые исследования показали, что наш регион является лишь рукавом намного более огромного суперкластера, названного Ланиакея, размер которого составляет 520 миллионов световых лет.
Huge-LQG
Квазары - ядра активных галактик, в центре которых (как предполагают современные ученые) находится сверхмассивная черная дыра, выбрасывающая наружу часть захватываемой материи в виде яркой струи материи, что приводит к сверхмощному излучению. В настоящее время третьей по величине структурой во Вселенной является Huge-LQG - кластер из 73 квазаров (а соответственно и галактик), удаленный от Земли на расстояние в 8,73 миллиарда световых лет. Размеры Huge-LQG составляют 4 миллиарда световых лет.
Гигантское кольцо из гамма-всплесков
Венгерские астрономы обнаружили на расстоянии 7 миллиардов световых лет от Земли одну из крупнейших структуру во Вселенной - гигантское кольцо, образованное вспышками гамма-излучения. Гамма-всплески являются самыми яркими объектами во Вселенной, поскольку высвобождают всего за несколько секунд столько энергии, сколько Солнце дает за 10 миллиардов лет. Диаметр обнаруженного кольца составляет 5 миллиардов световых лет.
Космическая паутина
Ученые считают, что распределение материи во Вселенной не является случайным. Было высказано предположение, что галактики организованы в огромную универсальную структуру в виде нитевидных волокон или скоплений "перегородок" между огромными пустотами. Геометрически структура Вселенной больше всего напоминает пузырчатую массу или соты. Внутри сот, размер которых составляет примерно 100 миллионов световых лет, практически отсутствуют звезды и какая-либо материя. Такая структура была названа "Космической паутиной".
Это может показаться невероятным, но космические открытия прямо влияют на повседневный быт людей. Подтверждением тому 20 потрясающих изобретений NASA, которые кардинально изменили повседневную жизнь человека.
Астрономы открыли гигантскую Стену, простирающуюся на 1,4 миллиарда световых лет
Астрономам удалось создать трехмерную карту космической структуры, которая настолько гигантская, что ее происхождение просто не укладывается в голове сообщает Live Science.
Великие Стены Вселенной
Структура, получившая название «Стена Южного Полюса», простирается на 1,4 миллиарда световых лет и включает в себя сотни тысяч галактик. «Стену Южного Полюса» можно поставить в один ряд с «Великой стеной Слоуна», которая является шестой по величине космической структурой, растянувшейся в пространстве на 1,38 миллиарда световых лет.
«Сюрпризом для нас стал тот факт, что данная структура настолько же большая, как «Великая стена Слоуна», но расположена она в два раза ближе и долгое время оставалась незамеченной, прячась в затемненном секторе Южного неба», — прокомментировал астрофизик и ведущий автор открытия Даниэль Помаред из Университета Париж-Сакле.
Для создания трехмерной карты Южного полюса, космографы использовали новые снимки и данные, чтобы заглянуть за «зону галактического затемнения» — область в южной части наблюдаемой Вселенной, которая скрыта от нас яркой частью Млечного Пути.
«Это открытие доказало, что при детальном изучении космоса не обойтись без визуализации и моделирования», — сказал в интервью Times Брент Талли, астроном из Астрономического института в Гонолулу.
Данное исследование базировалось на открытии 2014 года той же командой космографов сверхскопления галактик Ланиакея, объединяющего около 100 000 галактик, включая Млечный Путь.
Для того, чтобы понять настолько гигантской структурой является «Стена Южного Полюса», мы напомним, что диаметр нашей Галактики чуть больше 105 000 световых лет. Это в 13 245 меньше обнаруженной структуры.
Считая в километрах, расстояние от одного конца структуры до другого можно представить в виде числа с 21 нулем. Согласно оценкам, количество песчинок на Земле составляет всего 7,5 квинтиллиона (18 нулей).
Структуры, окруженные пустотой
Эти гигантские структуры состоят из бесчисленных скоплений, называемых «космическими тканями», плавающими в огромных облаках газообразного водорода. Настолько известно, вне этих структур очень мало видимого вещества. Другими словами, материя сконцентрирована в структурах, а вокруг — пустота.
Чтобы сделать открытие, команда измеряла скорости галактик, которые совпали. Это указывает на то, что объекты гравитационно-связанные, а значит являются частью единой структуры.
Ланиакея, наша Галактика и обнаруженная Стена легко идентифицируются на данном изображении / © irfu.cea.fr
Кстати, данная методика даже принимала во внимание параметр темной материи, которая, как мы полагаем, составляет примерно 85% от количественного содержания вещества во Вселенной. Хотя темная материя все еще остается загадкой, ученые предполагают, что именно она определяет форму таинственных структур.
На данный момент самой крупной из когда-либо обнаруженных космических структур является «Великая стена Геркулес — Северная Корона», простирающаяся на 10 миллиардов световых лет. На эту Стену приходится примерно 1/10 от размера наблюдаемой Вселенной, которая охватывает около 93 миллиардов световых лет.
Загадка Вселенной, на которую вообще нет ответа. Никакого.
Как известно, после Большого Взрыва и последовавшего за ним развития событий, материя распределилась практически равномерно по всем направлениям, по крайней мере так считали учёные до недавнего времени, пока не открыли странную аномалию, известную как «Великий Аттрактор», представляющий из себя огромное скопление материи, имеющее заметно большую среднюю плотность по сравнению с соседними областями видимой части Вселенной.
К середине восьмидесятых годов прошлого века астрономы установили, что галактики, образующие местные группы, разлетаются совместно. Наш великолепный Млечный путь вместе с группой галактик в Деве, к которой он принадлежит, совместно с гигантским сверхскоплением галактик в Волосах Вероники, вместе с прочими соседними метагалактическми объектами летит со скоростью около шестисот километров в секунду в направлении некого непонятного, но колоссально мощного центра масс. Уже первые подсчёты показали, что суммарная гравитация этого образования примерно такова, как была бы у объекта с массой в нескольких десятков тысяч таких крупных галактик, как наша или соседняя туманность Андромеды.
Ощутимая часть видимой нами области Вселенной непрерывно затягивается в эту странную гравитационную воронку, где уже скопилось во истину гигантское даже по космическим меркам количество материи, которое трудно даже себе представить. Если попытаться прибегну к аналогии, то можно сказать, что также неотвратимо вещество в центре нашей галактики соскальзывает в гигантскую черную дыру, находящуюся в её ядре.
Американский астрофизик Алан Дресслер дал имя этому незримому всепоглощающему объекту, он назвал его Великим Аттрактором, или Великим Источником Притяжения (англ. «attraction» означает «тяготение»).
По современным представлениям Великий Аттрактор это гравитационная аномалия неясной природы, расположенная на расстоянии примерно 250 млн световых лет от нас в созвездии Наугольника предположительно является огромным сверхскоплением галактик. Его масса достигает ориентировочно 5 х 10-16 степени солнечных масс.
О происхождении этого объекта ведутся непрерывные споры. Есть предположение, например, что это - "Космическая Струна", сверхмассивное реликтовое образование, появившееся в пору ранней Вселенной, этакая нитевидная аномалия, искривление пространства - времени. Впрочем, пока эта теория не получила подтверждения и учёные считают что это всего лишь сверхскопление галактик, сформировавшееся случайным образом, хотя остаётся не понятным, почему такая «случайность» наблюдается лишь в одной части Вселенной…
Вопрос подогревается ещё и тем, что массы всех наблюдаемых в аттракторе галактик явно не хватает, чтобы объяснить наблюдаемый эффект. Скорее всего там скрываются еще какие-то неизвестные сверхмассивные структуры, являющиеся частью Великого Аттрактора, но найти их учёные пока не в состоянии. Как вариант рассматривается предположение, что там сосредоточилось громадное количество темного вещества, тоже пока известного астрономам только теоретически. При этом даже в случае подтверждения такой теории открытым останется вопрос, почему тёмная материя аккумулировалась именно там, а не где-нибудь в другом месте или почему она вообще не распределена равномерно.
Так как же как же возникли гигантские скопления галактик, которые привели к появлению Великого Аттрактора?. Единственной силой, структурировавшей и упорядочившей всю материю после Большого Взрыва была гравитация. Однако на метагалактических расстояниях сила эта весьма слаба, и пока она приведёт всё в соответствующее состояние, должно будет пройти слишком много времени..
После появления сверхмощных компьютеров похожие процессы попытались свмоделировать на компьютере. В итоге на выходе получили два варианта, оба из которых давали в итоге отрицательный ответ на вопрос. В первом варианте решения все космические структуры - сверхскопления и скопления галактик, а также отдельные галактики - возникали, но это занимало очень много времени, что не соответствовала наблюдениям. Во втором случае образовались лишь галактики и их скопления, но никакого «Великого Аттрактора» не возникало.
Результаты моделирования привели к новым научным спекуляциям. Так, например, нобелевский лауреат Ханнес Альфвен высказал идею, что в физике существует еще одно взаимодействие, пока неизвестная нам.
А может быть там находится невидимая сверхмассивная чёрная дыра? Колоссальный реликтовый сгусток материи, сколлапсировавший ещё начала эпохи звёздообразования или остатки древнейших, самых первых галактик, которые были поглощены своими ядрами, а потом слились, образовав один центр масс?
Или это та самая почти фантастическая белая дыра, которая изрыгает потоки материи и энергии, создавая избыток массы в одной точке Вселенной?
А может всё ещё интереснее и это та самая точка, куда в итоге должна будет «схлопнуться» наша Вселенная, чтобы затем начать новый жизненный цикл?