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
Около 14 миллиардов лет назад Большой взрыв породил нашу Вселенную. В ранней вселенной невероятно маленькие пары частиц и античастиц спонтанно возникали и уничтожали друг друга. Таким образом, само пространство словно «кипело». Обычно эти пары частиц разрушают друг друга, но быстрое расширение ранней вселенной предотвратило это. По мере расширения пространства эти колебания также увеличивались, став причиной расхождения в плотности Вселенной.
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.
Источник
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.
Источник
Нити вселенской паутины застали за вращением вокруг своей оси
ТАСС, 15 июня. Анализ движением галактик, расположенных в нитях космической паутины показал, что они вращаются вокруг своей оси. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Astronomy.
Ученые предполагают, что по своей структуре Вселенная похожа на гигантскую трехмерную паутину. Ее нити, так называемые филаменты, состоят из скоплений темной материи. В точках, где они пересекаются, сосредоточены плотные комки видимой материи – галактики и их скопления.
Структуру этой паутины астрономы изучают, наблюдая за скоплениями галактик и так называемым реликтовым излучением, которое представляет собой своеобразное «эхо» Большого взрыва. В нем можно найти информацию о том, как темная материя была распределена по мирозданию в первые мгновения существования Вселенной.
Ноам Либескинд из Потсдамского астрофизического института и его коллеги заинтересовались, влияет ли характер движения материи внутри филаментов на устройство расположенных внутри них галактик. К примеру, недавно ученые обнаружили свидетельства того, что направление вращения рукавов спиральных галактик напрямую зависит от того, в каких условиях они сформировались.
Астрофизики детально изучили структуру нескольких десятков крупных филаментов: они проанализировали снимки более ста тысяч галактик внутри этих скоплений материи, и изучили, в каком направлении вращались галактики, куда они двигались и как близко они были расположены друг к другу.
Этот анализ указал на необычный феномен – практически все галактики, расположенные внутри отдельных нитей «паутины Вселенной», вращались вокруг центральной оси этих филаментов. Это было в особенности характерно для тех областей, где темной материи было больше всего. Это делает филаменты космической паутины самым большим вращающимся объектом мироздания.
Астрофизики пока не могут точно сказать, что служит причиной этого вращения. Они предполагают, что это явление напрямую связано с процессом формирования и роста галактик внутри филаментов. Исследователи надеются, что дальнейшие наблюдения за вращением нитей «паутины Вселенной» помогут им выяснить механизм их вращения и понять, как его появление влияло на эволюцию галактик в далеком прошлом.
Источник
Открыт один из крупнейших объектов во Вселенной — сверхскопление из 830 галактик
Космическая паутина
Открыт один из крупнейших объектов во Вселенной — сверхскопление из 830 галактик. Эта структура, расположенная примерно в пяти миллиардах световых лет от Солнечной системы, еще не получила официального названия, однако она уже отнесена к разряду “великих галактических стен”. Такое необычное определение дано из-за ее характерной формы в виде плотной (по крайней мере, “на глаз”) толстой паутины, как бы перекрывающей космическое пространство. Сами по себе галактические стены — не новинка в астрономии. Первая из них была обнаружена в 1989 году, и на данный момент известно о шести таких стенах. Причем последняя “находка” далеко не самая крупная.
Вселенная необъятна, ее размеры невообразимы, но научный подход предполагает, что любое сложное понятие можно разложить “по полочкам” — выделить более простые и понятные составные части. Так какая структура у Вселенной? Начнем с малой “ячейки общества” — планетарной системы. Например, в центре нашей расположена звезда по имени Солнце, а все прочие космические объекты (планеты со спутниками, карликовые планеты и малые тела вроде астероидов) под действием гравитации вращаются вокруг нее. Другие планетарные системы существуют по тому же принципу. Ближайшая к нам — Альфа Центавра. Правда, в 2007 году была открыта пока непонятная нам двойная система 55 Рака, в которую входят солнцеподобная звезда, красный карлик и пять вращающихся вокруг них планет.
Планетарные системы притягиваются друг к другу гравитацией и вместе с межзвездным газом и пылью объединяются в галактики. Объекты здесь также движутся вокруг самой тяжелой части — центра масс, или барицентра. Наша галактика — Млечный Путь. По форме она спиральная с перемычкой и имеет так называемые галактические рукава — Лебедя, Центавра, Стрельца, Ориона (в нем находится Солнечная система) и Персея.
Системы галактик тоже связаны гравитацией и объединяются в скопления. Увеличиваются массы и расстояния, но принцип сохраняется. Три крупные галактики (наш Млечный Путь, Андромеда и Треугольник) и несколько десятков соседних составляют Местную группу галактик. Ее центр масс расположен на границе между галактиками Млечный Путь и Андромеда. В свою очередь скопления галактик объединяются в сверхскопления. Например, Местная группа галактик входит в сверхскопление Девы, которое имеет размер около 200 миллионов световых лет. Дева же — часть еще большего сверхскопления Ланиакея, центр масс которой “весит” десятки тысяч Млечных Путей и имеет даже свое название — Великий Аттрактор. Если продолжить укрупнение, то Ланиакея — тоже часть комплекса сверхскоплений Рыб-Кита. Короче говоря, чтобы не свихнуться окончательно, представьте себе все увеличивающуюся гигантскую матрешку — вот вам самая простая, хотя и абсолютно ненаучная модель.
Комплексы сверхскоплений называются галактическими нитями, или филаментами. Предполагается, что они, как бусины, “нанизаны” вокруг полос загадочной темной материи, как бы извивающейся вокруг пустот — войдов, занимающих до 50% всей массы Вселенной и содержащих еще более непонятные, чем темная материя, вещи — темную энергию и протогалактические облака. И вот тут мы подходим к недавнему открытию, всполошившему научный мир. Если одна из полуосей галактической нити в продольном сечении существенно превышает другую, нить “перерастает” в галактическую стену.
На данный момент определены и найдены четыре галактические нити: Волос Вероники, Персея-Пегаса (где, кстати, мы с вами и находимся), Большой Медведицы и Рыси-Большой Медведицы. А также шесть галактических стен: стена Журавль, стена Печь, Великая Северная стена, стена Скульптора (или Великая Южная стена), Великая стена Слоуна, Великая стена Геркулес — Северная Корона. Последняя структура, названная по именам двух созвездий, в направлении которых она находится, самая огромная из всех — ее предполагаемая площадь составляет 10 миллиардов световых лет, или 10% всей наблюдаемой нами Вселенной. Поэтому предполагаемая масса новой галактической стены относительно небольшая — около 590 миллионов световых лет. Как считают астрофизики, здесь могут комфортно разместиться примерно 830 галактик.
Как ни странно, речь в данном случае идет не о совершенном оружии, придуманном Джорджем Лукасом для своей популярной фантастической саги. Звезда смерти (белый карлик WD 1145+017) — вполне реальный, недавно открытый объект, находящийся от нас на расстоянии 570 световых лет в созвездии Девы. Его возраст оценивается в 175 миллионов лет. Вот уже более полугода ученые наблюдают гибель его планетарной системы, аналогичной Солнечной, сообщает авторитетный научный журнал Astrophysical Journal Letters.
Судя по всему, в ней когда-то находилось от 6 до 12 планет, часть которых была поглощена звездой, а остальные под воздействием усиливающейся гравитации начали стремительно раскалываться на все большее количество обломков и постепенно превращаются в космическую пыль.
Ученые полагают, что через несколько миллиардов лет нас ждет та же судьба — Солнце станет красным гигантом и поглотит Меркурий, Венеру, а также, вероятно, Землю и Марс. Впоследствии внутри светила произойдет выгорание ядерного “горючего” и оно, превратившись уже в белого карлика, аналогично WD 1145+017 начнет разрушать объекты вокруг себя.
Евгений Толкачев, главный научный сотрудник Института физики имени Б.И. Степанова, доктор физико-математических наук, профессор:
— Самое интересное во всех сообщениях и открытиях на космическую тему, которыми сейчас буквально кишит интернет, — то, что мы сейчас, в данный момент, фактически наблюдаем наше собственное будущее через призму прошлого. Объясню, что я имею в виду.
Данные телескопов, космических исследовательских зондов, станций и так далее — это информация, пришедшая к нам через огромные расстояния и миллионы световых лет. И пока она “летела” до адресата, то есть нас с вами, положение вещей уже многократно изменилось. Например, видимая нами звезда или газовое облако давно прекратили свое существование, а мы продолжаем наблюдать уже несуществующие объекты. И даже самые “свежие” для нас данные на самом деле давно устарели. Тем не менее эти сигналы из далекого прошлого позволяют многое узнать о будущем, которое неминуемо ждет и нас. Например, если речь идет о так называемой звезде смерти — недавно обнаруженном белом карлике, который съедает (а вполне возможно, что уже съел, учитывая обстоятельства, о которых мы говорим) остатки своей планетарной системы. Такое же развитие событий ждет и Солнечную систему. Правда, разрушительный процесс начнется через 7—8 миллиардов лет, так что нынешнему поколению и многим последующим можно не беспокоиться. Однако теперь мы совершенно точно знаем, что поиски нового дома для человечества — это уже вопрос выживания.
По мере совершенствования техники мы можем видеть дальше. По мере развития науки вообще приобретаем новые знания и приходим к пониманию процессов, происходящих за пределами нашей планеты и Солнечной системы. Причем многие открытия последнего времени, например, такие, как темная материя (которая никак не проявляет себя физически, кроме как поглощением света), относятся к вещам, которые, грубо говоря, нельзя потрогать руками. Но все это (кстати, и благодаря СМИ, за что им отдельное спасибо) вызывает большой интерес в обществе. В результате сейчас очень быстрыми темпами развивается техническая база — строятся новые обсерватории, запускаются амбициозные и не очень проекты, причем многие из них рассчитаны на обычных людей. У нас это не так распространено, однако за рубежом в очень серьезных исследованиях участвуют даже учащиеся колледжей, не говоря уже о студентах. Активно идет популяризация научных знаний, а это означает, что привлекаются солидные денежные средства. Меня как ученого это не может не радовать.
Не знаю, можно ли назвать то, что сейчас происходит, началом новой “космической эры”, но несомненно одно — нас ждет все больше и больше интересных новостей. Причем многие из них будут касаться процессов, происходящих не так уж и далеко по космическим меркам — в самой Солнечной системе, где, поверьте мне, еще достаточно белых пятен.
Источник