Сімсот мільйонів світлових років практично нічого – це найпорожніше місце у спостережуваному Всесвіті. Велика порожнеча вже майже 40 років спантеличує вчених, змушуючи висувати найнезвичайніші гіпотези про її природу.
©Wikipedia
Коли ночами ви дивитеся на небо, може скластися враження, що зірки нескінченно розсипані по космосу рівномірним чином. Але відомо, що це не так. Зірки зібрані в галактиках, а галактики групуються разом, формуючи гравітаційно пов’язані скупчення. Загалом ситуація така, що сусідні галактики розташовані відносно близько одна до одної (у космічних масштабах), а порожнеча простягається не на дуже великі області простору.
Однак є один особливий випадок, відомий як войд Волопаса. Це неймовірних розмірів область порожнього простору, яка не спостерігається де-небудь ще у відомому нам Всесвіті.
Цю область було відкрито 1981 року астрономом Робертом Кіршнером і його командою. Войд Волопаса іноді називають Великою порожнечею – це величезний сферичний регіон простору, в якому знаходиться вкрай мало галактик. Він розташований приблизно за 700 мільйонів світлових років від Землі, у напрямку сузір’я Волопаса (звідси і назва). Спочатку астрономи розповіли про своє дивовижне відкриття в статті “Порожнеча в мільйон кубічних мегапарсек у Волопасі” (A million cubic megaparsec void in Bootes).
Досить порожня порожнеча
У діаметрі ця надпорожнеча становить 330 мільйонів світлових років, що, своєю чергою, дорівнює 0,27% від діаметра спостережуваного Всесвіту (93 мільярди світлових років у поперечнику). Обсяг цього регіону – приблизно 236 тисяч кубічних мегапарсек. Іншими словами, це найбільша відома відома порожнеча у Всесвіті.
Карта войда Волопаса / © Richard Powell
Незабаром після відкриття войда Волопаса астрономи стали помічати, наскільки унікальна ця область. Спочатку вони змогли знайти всього вісім галактик у ній, але подальші спостереження допомогли виявити 60 галактик у величезному просторі діаметром у чверть мільярда світлових років. За словами астронома Грега Олдерінга, якби в центрі виття Волопаса був Чумацький Шлях, ми б дізналися про існування інших галактик тільки в 60-х роках XX століття.
Для порівняння: у нашого рідного Чумацького Шляху є близько двох дюжин сусідок в ділянці простору лише в три мільйони світлових років у поперечнику. З огляду на те, що в середньому відстань між галактиками у Всесвіті становить кілька мільйонів світлових років, то в такому величезному просторі, як вихор Волопаса, при аналогічній щільності було б близько 10 тисяч галактик.
Немов мильні бульбашки
Природно, вченим не терпиться дізнатися, як могла утворитися така аномальна область простору. Комп’ютерні моделі припускають, що порожнечі меншого розміру – ті, що трапляються набагато частіше, – сформувалися після зближення галактик, унаслідок гравітаційної взаємодії. Через це сусідні регіони спорожніли, а оскільки цей процес посилюється, області стають більшими.
Однак це ніяк не пояснює існування войда Волопаса. З народження Всесвіту минуло недостатньо часу для того, щоб гравітаційні сили “очистили” простір такого масштабу.
Спроби знайти пояснення призвели до розроблення нової теорії, яка припускає, що надпорожнечі утворюються внаслідок злиття дрібніших пустот. Олдрінг якось помітив, що галактики, які перебувають у порожнинах, приймають цікаві форми трубчастої структури, і це, схоже, важлива зачіпка. Крім того, він припустив, що войд Волопаса утворився після злиття менших порожнин – подібно до того, як мильні бульбашки зливаються в одну велику бульбашку. Що стосується “трубчастих” галактик, то, найімовірніше, це залишки кордонів між меншими порожнечами.
Сфера Дайсона, побудована навколо зірки для збору її енергії, в уявленні художника / © J. Wong
Також можна припустити ще радикальніший варіант розвитку подій, який навряд чи розглядався в науковій літературі. Так, войд Волопаса міг утворитися внаслідок розширення цивілізації третього типу за шкалою Кардашева. У процесі колонізації “міхур” цивілізації розширюється в напрямку від рідної системи цивілізації, яка затінює кожну зірку (а потім і кожну галактику) на своєму шляху, закриваючи її сферою Дайсона. Це могло б пояснити і досить рівну сферичну форму порожнечі. З огляду на те, що виття Волопаса розташоване приблизно за 700 мільйонів світлових років від Землі, а розумне життя у Всесвіті могло виникнути близько чотирьох мільярдів років тому, у такої стародавньої цивілізації було більш ніж достатньо часу для здійснення цієї дивовижної космологічної інженерії. Так, це суто спекуляція, але, з огляду на дивовижність самого феномена, можна розглядати і таку гіпотезу.
Страшне і порожнє місце
Природа порожнечі надає поживу для роздумів. Безумовно, відвідувачі цієї області були б, м’яко кажучи, приголомшені такою ізоляцією, з огляду на екстремальні відстані між галактиками, і виглядом далекого космосу, який би виглядав “чорнішим за чорний”.
Ба більше, війд Волопаса, ймовірно, найбільш “ідеальний” вакуум у космосі, на ефекти якого також варто звернути увагу. У ньому рідко зустрічалися б не тільки каміння і пил, а й різного роду частинки. Для взаємодії частинок у цій величезній порожнечі можуть піти епохи, якщо це там взагалі можливо.
Карта галактичних пустот у спостережуваному Всесвіті / © Andrew Z. Colvin
Надзвичайно низька щільність речовини в цій ділянці космосу означає, що під час потрапляння до неї якоїсь “структури” – нейтрино, наприклад, – з одного боку, вона матиме абсолютно такий самий вигляд на виході сотні мільйонів років по тому. Те саме стосується і фотонів. Частинки речовини з набагато більшою масою, ніж нейтрино і фотони, будуть природним чином притягуватися до країв порожнечі. Через цю властивість збереження стану войд Волопаса одного разу можна розглядати як ідеальну капсулу часу.
Хай там як, відкриття надпорожнечі сильно вплинуло на традиційне космологічне мислення. Відтоді астрономи неодноразово переглядали своє розуміння формування галактик з огляду на те, що відомо про вкрай нерівномірний розподіл речовини у Всесвіті.
Зрештою, войд Волопаса – ще одне скромне нагадування про безмежність космосу. Всесвіт, який ми бачимо, неймовірно величезний для нашого розуміння, а наше місце в ньому напрочуд мале і незначне – мікроскопічний спалах у велетенському просторі. Але наскільки б самотніми ми не здавалися самі собі на нашій маленькій блакитній крапці, у всякому разі, у нас є можливість споглядати зоряний пейзаж, коли ми звертаємо погляд на небеса.