Космос для не космонавтов - Денис Игоревич Юшин

Как, куда и почему всё движется?

Давайте разберёмся.

Соседкой нашей галактики является галактика Андромеды, которую, к слову сказать, можно увидеть даже невооружённым глазом. Вокруг этого тандема вращаются несколько десятков карликовых галактик (те, которые нам известны). Все вместе они образуют Местную группу галактик. В этой группе на данный момент мы знаем 54 галактики, их размеры превышают десять млн световых лет. Местная группа галактик вместе с примерно сотней таких скоплений составляет сверхскопление Девы размером уже больше 110 млн световых лет.

Совсем недавно, в 2014 году, астрофизики выяснили, что сверхскопление Девы, состоящее примерно из 30 000 галактик, входит в состав гораздо бóльшей структуры, которую назвали «сверхскопление Ланиакея». Но даже это ещё не всё, хотя, уверен, вы уже перестали осознавать масштабы.

Ланиакея вместе с таким же сверхскоплением Персея – Рыб входит в комплекс сверхскоплений Рыб – Кита, который одновременно является галактической нитью – составной частью крупномасштабной структуры Вселенной.

Но знаете, что самое интересное? Наблюдения, проведённые к данному моменту, указывают на то, что все эти структуры не просто хаотически разбросаны по Вселенной, а составляют сложную губкообразную структуру, в которой есть нити, узлы и пустоты (войды).

Есть ещё один факт, на который следует обратить внимание: сверхскопления – это самые крупные образования, которые удерживаются гравитацией от разбегания, несмотря на расширение Вселенной. Распределение сил здесь (очень упрощённо) такое: нити разбегаются в разные стороны под воздействием тёмной энергии. В то же время движение объектов внутри них в бóльшей степени определяется силами гравитационного притяжения. То есть окружающие нас галактики и их скопления настолько сильно связаны гравитацией, что с ними не может справиться расширение Вселенной.

Так куда всё летит? Поиском ответа на этот вопрос занялись специалисты из Еврейского университета в Иерусалиме (Yehuda Hoffman, 2017). В рамках своей работы они собирали и анализировали данные проекта Cosmicflows-2, который измерил расстояния и скорости более 8 000 близлежащих галактик.

Для начала исследователи подтвердили, что Местная группа галактик летит в сторону Великого аттрактора – гравитационной аномалии в центре Ланиакеи. Великий аттрактор, в свою очередь, со скоростью 660 км/с притягивается более массивным сверхскоплением Шепли.

Астрофизики решили копнуть глубже и сравнили скорость Местной группы с расчётной, которая выводится из массы сверхскопления Шепли. Результат вы узнаете в следующей книге. Шучу.

Оказалось, что, несмотря на массу в 10 000 масс нашей галактики (что невозможно себе представить), сверхскопление Шепли, тем не менее, не смогло бы разогнать нас до такой скорости.

Тогда специалисты решили построить карту антискоростей (векторов, которые направлены в сторону, обратную векторам скоростей). В итоге они обнаружили область, находящуюся на противоположной стороне от сверхскопления Шепли. Эта область словно отталкивает нас от себя ровно с той скоростью, чтобы в сумме дать искомые 660 км/с. Уверен, многие уже подумали о том, что речь идёт об электрическом диполе.

Трёхмерная проекция участка местной Вселенной. Слева синими линиями обозначено поле скоростей всех известных галактик ближайших сверхскоплений – они, очевидно, двигаются в сторону аттрактора Шепли. Справа красным показано поле антискоростей (обратные значения поля скоростей). Они сходятся в точке, откуда их «выталкивает» отсутствие гравитации в этой области Вселенной.

Yehuda Hoffman et al 2016

Само собой, любители всяких альтернативных теорий заговорили об антигравитации. На самом деле всё можно объяснить гораздо проще. Представьте, что из центра вас тянут в две противоположные стороны по пять человек. Если они в среднем обладают одними и теми же физическими параметрами, то вы останетесь на месте. Только будете смещаться в одну из сторон в зависимости от того, прибавилось или убавилось на ней количество тянущих людей. А если на одной из сторон число людей будет больше, чем на другой? Тогда вы сдвинетесь в ту сторону, где их общая масса больше. А теперь представьте, что с одной стороны от вас никого нет. В этом случае вы будете удаляться от пустоты так, будто она вас отталкивает.

Классический электрический диполь из учебника физики. Wikimedia commons

Карта скоростей местной Вселенной размером примерно 2 млрд. световых лет. Желтая стрелка по центру выходит из Местной группы галактик и указывает скорость ее движения примерно в направлении аттрактора Шепли, и точно в противоположную сторону от репеллера (обозначен желтым и серым контуром в правой и верхней области). Yehuda Hoffman et al., 2016

Во Вселенной наблюдается ровно то же самое. Только в роли тянущих на себя выступают галактики и их скопления, которые распределены неравномерно. Именно так и происходит и с нашей галактикой. На противоположной стороне от скопления Шепли находится область, которую учёные назвали Великим Отталкивателем, или Великим Репеллером. Это несколько кубических мегапарсек пространства, необычайно бедно заполненных галактиками, которые не способны компенсировать гравитационное притяжение с противоположной стороны. К сожалению, Великий Репеллер находится в зоне избегания, то есть в области пространства, закрытой от нас нашей собственной Галактикой. Поэтому мы не можем пока узнать, насколько это пространство пустое.

Лишь недавние наблюдения с помощью рентгеновских лучей и радиотелескопов, благодаря которым стало возможным регистрировать излучение, свободно проходящее сквозь газ и пыль, позволили составить первый приблизительный список галактик в зоне избегания. Там их действительно оказалось очень мало.

Таким образом, учёные подтвердили вероятное наличие войда с той стороны.

Что произойдёт, когда всё разлетится?

На сегодня все научные факты указывают на то, что Вселенная расширяется. Причём в момент, когда вы только начали читать даже эту главу, она расширялась немножко медленнее. И что её в таком случае ждёт?

Радиус наблюдаемой Вселенной можно сравнить с горизонтом событий чёрной дыры. Галактики будут покидать видимую для нас Вселенную всё быстрее и быстрее. Но надо понимать, что они не перестанут существовать. Просто информация от них в виде света не сможет до нас доходить. В итоге мы останемся словно внутри чёрной дыры, в которой для нас будет существовать только сверхскопление Девы, в котором мы и находимся.

Ну а то, что произойдёт дальше, зависит от значения лямбды-члена, введённого Эйнштейном. Считается, что у Вселенной возможны два основных исхода.

При меньшем значении лямбды сверхскопление станет замкнутой вселенной, в которой начнут происходить термодинамические процессы. Согласно второму началу термодинамики, тепло переходит от более нагретых тел к менее нагретым. В итоге этот процесс дойдёт до той степени, когда тепловое колебание молекул остановится,