Что такое вселенная паутина
Астрономы обнаружили крупнейшую из вращающихся структур во Вселенной
Учёные нашли свидетельства вращения крупнейших из известных нам структур – галактических нитей, простирающихся на сотни миллионов световых лет. Это было обнаружено благодаря отслеживанию движения находящихся в этих нитях галактик. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
За время человеческой жизни рисунок небосвода практически не меняется, однако на самом деле ничто не стоит на месте. В галактиках рождаются и умирают звёзды, наша Солнечная система движется вокруг центра нашей Галактики, сами галактики сталкиваются между собой.
На самых крупных масштабах материя, обычная и тёмная, образует космическую паутину – нити, тянущиеся между скоплениями галактик, протяжённостью в несколько сотен миллионов световых лет. Большинство галактик находится в скоплениях, но вдоль нитей они тоже встречаются.
Как пояснил астрофизик Пенг Вонг из Астрофизического института им. Лейбница в Германии, разметив движение галактик, находящихся на этих гигантских космических суперхайвеях, учёные обнаружили, что эти нити вращаются. Данные для этих расчётов были получены из Слоановского цифрового небесного обзора.
Диаметр нитей мал по сравнению с их длиной – он составляет всего лишь несколько миллионов световых лет. Хотя на таких больших масштабах заметить движение галактик непосредственно нельзя, мы всё равно можем зафиксировать его благодаря изменению свойств испускаемого ими света.
Эффект допплеровского смещения изменяет длину волны света в зависимости от того, движется ли его источник к нам или от нас. У приближающихся источников длина волны сокращается, уходя в синюю часть спектра, у удаляющихся – удлиняется, уходя в красную.
Тщательно изучив свет от галактик, находящихся внутри галактических нитей, и сравнив их друг с другом, астрономы обнаружили, что свет галактик с одной стороны нити в среднем был сдвинут в красную часть спектра по сравнению с галактиками, расположенными с другой стороны. Именно такую картину можно наблюдать, если галактики движутся перпендикулярно оси нити.
Космолог Ноам Либскинд отметил, что на таких масштабах галактики кажутся песчинками, и пояснил, что они двигаются по спиралевидным орбитам – одновременно вращаются вокруг оси нити и движутся вдоль неё. На таких масштабах подобных движений раньше не наблюдалось. Судя по всему, существует пока неизвестный нам физический механизм, придающий вращательный момент этим объектам.
Согласно общепринятой космологической модели в ранней Вселенной вращения не должно было быть, а вся материя перемещалась из менее плотных в более плотные регионы. Пока у нас недостаточно данных для того, чтобы оформлять теории в те или иные модели развития Вселенной.
В космической паутине обнаружены миллиарды карликовых галактик
Может показаться, что все объекты в нашей Вселенной разбросаны хаотично. Но согласно имеющимся на сегодняшний день моделям, такие массивные объекты как галактики и скопления галактик соединены нитями таинственной темной материи и образуют обширную «космическую паутину» – структуру газообразного водорода, которая питает галактики и способствует их образованию. Интересно, что до сих пор никому не удавалось непосредственно наблюдать космическую паутину или запечатлеть ее на снимках. Однако восемь месяцев наблюдений с помощью Очень большого телескопа Европейской Южной обсерватории (ESO) и год тщательного изучения данных позволили ученым наконец детально рассмотреть эту невероятную структуру. Полученные результаты показали, что таинственные галактические нити предположительно появились спустя пару миллиардов лет после Большого Взрыва и наполнены миллиардами карликовых галактик.
Перед вами одна из водородных нитей (подсвечен синим цветом), обнаруженная с помощью телескопа Хаббл.
Что такое космическая паутина?
Астрономы давно предполагали, что миллиарды галактик во Вселенной связаны в огромную космическую паутину газовых потоков. Но так как эта сеть практически не излучает света, доказать ее существование было крайне затруднительно, так как непосредственно наблюдать ее нельзя. До сих пор астрономы наносили на карту только узлы этой космической структуры, подсвеченные квазарами.
Квазары – это наиболее яркий класс астрономических объектов в наблюдаемой Вселенной. Они излучают в тысячу раз больше энергии, чем весь Млечный Путь, в котором содержится по разным оценкам от 200 до 400 миллиардов звезд.
Космическая паутина по мнению ученых выглядит так.
Еще одним способом нанести на карту Вселенной космическую паутину является гравитационное линзирование – с его помощью астрономы ищут искривление света на его далеком пути, предполагая, что нить этой гигантской структуры находится между источником света и нами.
Сегодня исследователи полагают, что галактические нити переплетаются между собой, заполняя войды (от англ. void – пустота) – пустое космическое пространство и образуют так называемые «великие стены» – относительно плоские комплексы скоплений и сверхскоплений галактик. Подробнее о них я рассказывала в этой статье.
Как обнаружить космическую паутину?
Увидеть кусочек космической паутины астрономам удалось с помощью VLT – Очень большого телескопа (ESA), оснащенного 3D-спектрографом Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE). Вместе эти два прибора образуют одну из самых мощных систем наблюдения в мире. В ходе исследования один участок неба просматривался более 140 часов (около шести ночей с августа 2018 года по январь 2019 года).
В результате эти мощные астрономические инструменты смогли уловить свет от групп звезд и галактик, рассеянный газовыми волокнами космической паутины. Авторы научной работы отмечают, что зародился этот свет примерно через два миллиарда лет после Большого взрыва. На изображениях, полученных с помощью VLT и MUSE, можно разглядеть нити космической паутины, расположенные примерно в 12 миллиардах световых лет от Земли.
На снимке изображен свет, испускаемый атомами водорода в космической паутине. Можно разглядеть несколько точечных источников: это галактики в которых только-только начали формироваться звезды.
Хотите всегда быть в курсе последних событий из области астрофизики и астрономии? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram, чтобы не пропустить ничего интересного!
Интересно также, что компьютерное моделирование показало, что свет исходит от миллиардов ранее невидимых карликовых галактик, порождающих триллионы звезд. Эта большая популяция карликовых галактик, как отмечают исследователи, питает водородное свечение внутри нитей. Авторы исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics, полагают, что их открытие может кардинально изменить современное понимание формирования галактик в ранней Вселенной.
Наблюдаемая Вселенная скрывает в себе множество тайн.
«После начального периода темноты Вселенная вспыхнула светом и произвела огромное количество звезд», – сказал в интервью CNN ведущий автор исследования астрофизик Роланд Бэкон из Центра астрофизических исследований в Лионе. Однако больше всего ученых интересует, чем закончился этот период тьмы во Вселенной.
Как отмечает издание Sciencealert.com, проведенной исследователями анализ показывает, что основную часть выбросов водорода во Вселенной можно объяснить большой популяцией звездообразующих карликовых галактик, разбросанных вдоль нити накала. Конечно, увидеть их по отдельности нельзя, так как они слишком далеки от Земли. И все же астрономы надеются, что будущие исследования помогут подтвердить нынешнее открытие, что несомненно приведет к пересмотру нашего понимания Вселенной.
«Если карликовые галактики также направляются по нитям космической паутины, как капли воды по струне, это может помочь объяснить, как галактики формировались, росли и выросли до огромных размеров в ранней Вселенной», – пишут авторы научной работы.
Кроме того, поиск излучения звездообразующих карликовых галактик может помочь ученым обнаружить еще больше нитей космической паутины, а значит, принести человечеству новое понимание того, что все объекты в наблюдаемой Вселенной взаимосвязаны.
Потрясающие снимки космической «паутины»: ученые впервые показали, как организована водородная сеть Вселенной
Астрономы давно предполагали, что вся Вселенная связана единой сетью водорода — но лишь недавно исследователями удалось не только доказать это, но и представить общественности потрясающие снимки моделей на основе результатов своей работы
Согласно современным моделям Вселенной и результатам многочисленных исследований, нити темной материи соединяют массивные объекты, такие как галактики и скопления галактик, в огромную космическую сеть. Именно вдоль этих нитей «течет» свободный водород, питая галактики, но увидеть подобные потоки вещества не так-то просто. Среди великого множества ярко светящихся звезд, галактик и их ядер, слабое излучение диффузного водорода в межгалактическом пространстве очень сложно засечь даже с помощью самых чувствительных приборов.
Однако недавно человечество стало еще на один шаг ближе к пониманию колоссальной системы организации всей материи во Вселенной. В результате многолетней работы международная группа астрономов под руководством Роланда Бэкона из Лионского центра астрофизических исследований во Франции визуализировала лишь несколько волокон космической сети ранней Вселенной примерно в 12 миллиардах световых лет от нас.
Но даже эти ничтожные по космическим меркам «нити» потрясают воображение. Это не просто одно из самых убедительных доказательств существования космической паутины как таковой; ученые также смогли доказать, что большая популяция карликовых галактик активирует водород внутри нее и заставляет его светиться намного ярче. Это открытие может кардинально изменить наше понимание образования галактик в самые ранние годы Вселенной.
Как выглядит космическая паутина?
Наша, казалось бы, такая знакомая Вселенная сквозь пронизана огромной невидимой паутиной, которую невозможно засечь, увидеть или потрогать. Несмотря на то, что мироздание представляет собой хорошо упорядоченную структуру, подчиняющуюся основным физическим законам, в ней есть место и для таинственной темной материи, которая оказывает гравитационное притяжение, но не испускает света. Так что же такое космическая сеть и как она может быть связана с темной материей?
Наше мироздание сплошь заполнено таинственной и еще неизученной субстанцией — темной материей
Что такое космическая паутина?
Когда-то давно наша Вселенная была гораздо меньше, горячее и плотнее, чем сейчас. В этом довольно скучном крае плотность не сильно отличалась от места к месту и, куда бы вы ни отправились, все было бы примерно так же, как и в покинутой вами ранее точке. Однако в этом чрезвычайно однообразном месте были и крошечные случайные различия в плотности. Эти пространственные аномалии могли похвастаться несколько большим гравитационным притяжением, чем все их окружение, постепенно притягивая к себе больше материи и становясь все больше и больше со временем. С течением времени пространство между становящимися все более крупными объектами опустело, плотные пятна превратились в звезды, галактики и скопления галактик, а пространства между ними превратились в огромные космические пустоты.
Спустя 13,8 миллиардов лет после начала этой грандиозной космической стройки, работа по созданию Вселенной еще не закончена. Остатки материи все еще текут из пустот, постепенно соединяясь с группами звезд и галактик. То, что мы имеем сегодня, — это сложная сеть, состоящая из нитей материи: космическая паутина.
Космическая сеть соединяет воедино материал темной материи и ее “нормальной” версии, испускающей электромагнитный свет
Подавляющее большинство материи в нашей Вселенной является темной; она не взаимодействует со светом или с любой другой материей, которую мы видим в виде звезд, газовых облаков и других интересных вещей. Как результат, большая часть космической паутины полностью невидима для нас. Однако в местах, где накапливается темная материя, можно заметить, что невидимые сгустки тащат за собой и часть обычной материи. Растянувшись на миллионы световых лет, эти тонкие нити — завитки галактик, действуют как огромные космические автострады, соединяющие галактики друг с другом.
Из-за колоссальных размеров космической сети, моделирование столь протяженного объекта долгое время вызывало трудности. Однако недавно группа астрономов сделала большой шаг вперед в картографировании нашей космической сети, опубликовав результаты своих исследований в январе в базу данных arXiv.
А как думаете вы, сможем ли мы однажды научиться использовать космическую сеть в практических интересах? Поделитесь своим мнением с единомышленниками в нашем официальном Telegram-чате.
Изучив каталог известных представителей светящихся красных галактик (LRGs) — самых древних галактик Вселенной, ученые пришли к выводу, что нити космической паутины, идущие от этих фоновых галактик, могут указать на количество в них темной материи. Помимо этого, ученым удалось подтвердить, что космические нити не являются полностью темными. Так, на каждое 351 далекое Солнце приходится хотя бы по одной звезде, способной освещать протяженную космическую паутину.
Что такое космическая паутина?
Глядя на ночное небо, кажется, что звезды и галактики расположены более или менее случайным образом. Это, однако, не совсем так. Несмотря на хаотичность, Вселенная — это не случайная путаница объектов. Может показаться удивительным, однако у Вселенной есть структура, состоящая из массивных нитей галактик, разделенных между собой гигантскими пустотами. Ученые называют эту структуру космической паутиной. Но почему она такая странная? Ответ, вероятно, заключается в процессах, которые произошли в первые несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва.
Так выглядит космическая паутина
Что такое войды и галактические нити?
Нам с вами невероятно повезло. По крайней мере, так считал выдающийся физик-теоретик Стивен Хокинг. По мнению ученого, хоть мы и живем на обыкновенной планете, что вращается вокруг ничем не примечательной звезды, у нас есть шанс познать Вселенную. Сегодня составлена карта не только ближайших к Земле экзопланет, но также всей наблюдаемой Вселенной. И если от одного взгляда на такую карту у вас начинает немного кружится голова, то приготовьтесь к настоящему аттракциону.
Перед вами карта наблюдаемой Вселенной. С ума сойти можно, правда?
Чтобы попытаться представить себе примерные масштабы происходящего, давайте начнем отсчет от галактики Млечный Путь. Наши ближайшие галактические соседи это галактика Андромеды и галактика Треугольника. А также около 50 галактик Местной группы. Космический телескоп Hubble не раз фотографировал этих удивительных жителей космического пространства. Однако не стоит забывать о том, что Вселенная расширяется, а значит, галактики разлетаются друг от друга в самые разные стороны. Недавно мы писали о том, что на космических просторах чего только не происходит, в том числе и столкновение сразу трех галактик между собой.
Так выглядят 15 тысяч галактик в объективе телескопа Hubble
Однако помимо галактик на просторах космоса существуют туманности, звездные скопления, скопления галактик и даже сверхскопления галактик. Некоторые подобные объекты в наблюдаемой Вселенной были выделены астрономами в масштабные структуры из-за своих невероятно больших размеров. Самые крупные из них простираются на сотни и миллиарды световых лет. Из-за своей вытянутой формы, эти объекты были названы галактическими нитями. Эти нити переплетаются между собой, заполняют пустое космическое пространство — или войды (от английского “пустота”), словно образуя трехмерную паутину. Но и это еще не все — войды и галактические нити могут образовывать “великие стены” — относительно плоские комплексы скоплений и сверхскоплений галактик.
Какие еще тайны Вселенной вас интересуют? Давайте обсудим их с участниками нашего Telegram-чата.
Сверхскопления галактик и великие стены
Если в сверхскоплении насчитывается больше 100 тысяч галактик, то такое сверхскопление называется Ланиакеей, что в переводе с гавайского языка означает “необъятные небеса”. Красивое название, правда? В диаметре Ланиакея достигает 500 миллионов световых лет. А чтобы вы лучше могли представить себе ее масштабы, напомним, что диаметр галактики Млечный Путь составляет около 100 тысяч световых лет.
Ланиакея и ближайшее сверхскопление галактик Персея-Рыб выглядят примерно так
Таким образом, космическая сеть состоит из взаимосвязанных нитей сгруппированных галактик и газа, растянутых по всей Вселенной и разделенных гигантскими пустотами. Самой большой из обнаруженных на сегодняшний день структур является Великая стена Геркулес — Северная Корона, которая имеет ошеломляющие 10 миллиардов световых лет в диаметре и содержит несколько миллиардов галактик. Что касается войдов, то самым большим является войд КВС, названный в честь астрономов Кинана, Баргера и Коуи. Диаметр КВС составляет 2 миллиарда световых лет.
Еще больше новостей о самых разных открытиях из мира науки вы найдете на нашем канале в Яндекс.Дзен.
В целом, эти особенности придают Вселенной немного пенистый вид. Однако, стоит уменьшить масштаб, как этот паттерн исчезает, и Вселенная напоминает однородный кусочек галактик. У астрономов есть восхитительное название для этой внезапной однородности — Конец Величества (End of Greatness). В меньших масштабах, однако, мы можем увидеть структуру Вселенной. Но как появилась эта структура?
Все началось с Большого взрыва
Посмотрите видео ниже, чтобы лучше понять настоящие размеры Вселенной
Поскольку материя притягивает материю под действием силы гравитации, эти расхождения объясняют, почему материя “слипается” в одних местах, а не в других. Однако это не полностью объясняет структуру космической паутины. В первые 10-30 секунд после Большого взрыва Вселенная была полна первичной плазмы, слипшейся воедино из-за вышеупомянутых расхождений. Когда этот материал слипался, он создавал давление, которое противодействовало гравитации, создавая рябь, подобную звуковой волне. Физики называют эти пульсации барионными акустическими колебаниями. Проще говоря, эта рябь является продуктом обычной материи и темной материи. Как известно, темная материя — это самая загадочная структура во Вселенной. В целом, эти и множество других процессов, таких как взаимодействие обычной и темной материи породили космическую паутину, которая составляет собой структуру Вселенной.
Конечно, существует множество других процессов, которые повлияли на космическую паутину, но об этом мы расскажем вам в другой раз. В конце-концов, от описанного выше может немного кружится голова. Как бы не старались, мы не в силах осознать подобные масштабы Вселенной. При этом, понимание того, где мы с вами все-таки находимся, может помочь взглянуть на мир немного иначе.