Найменше вивчена та область космосу, яка закрита від поглядів з Землі нашої власної галактикою. Нещодавно вчені з величезними труднощами продерлися крізь цю сліпу пляму і виявили, що за Чумацьким Шляхом ховається щось дуже велике.
Так виглядає зовні типова спіральна галактика на зразок нашої. Зсередини ми бачимо її з ребра, і її товща заважає спостерігати Всесвіт / © NASA / JPL-Caltech
Дослідники виявили раніше невідоме скупчення галактик у найбільш невивченій частині неба. У ньому як мінімум 58 “зоряних островів”, але цілком можливо, що таких “островів” (тобто галактик, кажучи суворою науковою мовою), там багато сотень. Астрономам ще належить величезна робота, щоб добре розгледіти те, що приховано під «сліпою плямою», за існування якого ми повинні «дякувати» нашій власній Галактиці.
Сутінкова зона
Кожному, хто дивився в нічне небо, знайома красива біляста смуга через небосхил. В Європі та Америці її зазвичай називають Чумацьким Шляхом, а, наприклад, в Індії — небесним Гангом. Сьогодні ми знаємо, що це диск нашої Галактики, який ми, земляни, бачимо з ребра. У диску Галактики зосереджені сотні мільярдів зірок. Здавалося б, Чумацький шлях повинен сяяти в небі яскраво, як Сонце, але не тут-то було. Вся справа в міжзоряному газі, який за сумарною масою не поступається зіркам (як у Всесвіті в цілому, так і в нашій Галактиці зокрема), і в супутньому йому пилу. Газопилові хмари поглинають світло. Так що красивий білястий серпанок Чумацького Шляху – це всього лише невелика жменька найближчих до Землі світил, інші просто не видно. Годі й думати пронизати поглядом всю товщу Галактики з краю в край і подивитися, як виглядає в цьому напрямку Великий Всесвіт. Ця ділянка космосу з усіма своїми галактиками просто сховалася за непроникною газовою завісою.
Диск Чумацького Шляху разом з його центральною опуклістю (балджем) закриває від телескопів приблизно п’яту частину неба. Цю ділянку астрономи називають zone of avoidance, що зазвичай — і не дуже вдало — переводять на українську мову як «зона уникнення». Більш вдало було б переводити avoidance як “виняток”, якщо вже хочеться дослівного, а не контекстуального перекладу. Оптичним телескопам (точніше астрономам, що працюють з ними) доводиться виключати цю ділянку неба з оглядів Всесвіту. І, зрозуміло, вченим дуже цікаво: що ж знаходиться там, в «забороненій зоні»? Раптом щось особливо цікаве?
Гирло вселенських річок
Між іншим, цікаве тут зустрічається. У доступних ділянках неба телескопи бачать цілі потоки галактик, що течуть до якоїсь точки, прихованої від нас у зоні уникнення. Цю невидиму з землі точку назвали Великим Атрактором.
Вчені вважають, що Великий Атрактор – це центр мас надскупчення галактик з красивою назвою Ланіакея (в перекладі з Гавайської «неосяжні небеса»). Осягнути Ланіакею дійсно непросто: вона в сто тисяч разів масивніше Чумацького Шляху і в п’ять тисяч разів більше його по діаметру. Зауважимо, щоб уникнути плутанини, що Великий Атрактор — зовсім не тіло з аномальною гравітацією, начебто чорної діри, та й взагалі не тіло. У кожній точці величезної Ланіакеї підсумовується тяжіння безлічі зоряних систем. Нескладно здогадатися, що в деякій точці (центрі мас) ця сума буде найбільшою. Ось ця точка і є Великий Атрактор. Галактики стікаються туди з тієї ж причини, з якої гравітаційна куля стискається до центру або вода спрямовується в нижню точку судини.
- «Вебб» відкрив дві планети, що обертаються у «мертвих зірок»
- На епічній анімації видно, як Solar Orbiter наближається до Сонця (відео)
За межами видимого
Звичайно, не вся зона уникнення така цікава. Напевно, велика її частина настільки ж пересічна, як і будь-яка навмання вибрана ділянка неба. Але нехай навіть і так, не в правилах гордих дослідників миритися з білими плямами на картах.
На щастя, на оптичних інструментах світло клином не зійшлося. Тобто саме світло, може бути, і зійшлося, а радіохвилі зійшлися на радіотелескопах, рентгенівські промені — на рентгенівських телескопах, і так далі. Всі ці випромінювання проходять через хмари газу і пилу краще, ніж світло. Однак різні телескопи для астронома – як різні інструменти оркестру для композитора. У кожного з них своя роль і свої обмеження. Наприклад, далеко не всяку галактику, яку можна було б побачити в оптичний телескоп, видно рентгенівському або радіоінструменту. А в самому центрі Галактики практично будь-які телескопи засліплює випромінювання речовини, що падає на центральну чорну діру Чумацького Шляху. Загалом, не дивно, що зона уникнення залишається найбільш невивченим сектором неба. Астрономи з цікавістю зустрічають будь-які новини з цієї terra incognita.
Зображення вивченої області неба (обведена червоним) в штучних кольорах. Червоними квадратами показані галактики з дослідженими спектрами. Праворуч 58 відкритих галактик у збільшеному масштабі / © Galdeano et al., arXiv 2210.16332
Подарунок близнюка
Автори нового дослідження використовували південний телескоп Джеміні. Джеміні (від англійського Gemini — «Близнюки») — це пара однакових інструментів діаметром 8,1 метра. Такий розмір вводить їх в число найбільших телескопів в світі. Південний “близнюк” встановлений в Андах, а північний — на Гаваях. Обидва інструменти працюють високо над рівнем моря, в дуже чистому і сухому повітрі. Це дозволяє їм “сприймати” не тільки світло, але і інфрачервоні хвилі, які сильно поглинаються парами води та іншими атмосферними домішками. Правда, це ближні інфрачервоні хвилі, які лише трохи довше світлових. Це ще майже світло, хоча вже і невидиме для ока. Але і такі хвилі непогано проходять через газопилові хмари Чумацького Шляху, а значить, дозволяють заглянути в зону уникнення.
Астрономи орієнтувалися на свою роботу 2021 року. Тоді вони обробляли дані телескопа VISTA, теж отримані в ближньому інфрачервоному діапазоні. Дослідники знайшли в зоні уникнення 607 об’єктів, схожих на раніше невідомі галактики. Але встановити їх природу було важко – перш за все тому, що не було відомо відстань до них. Якась газова хмара в межах Чумацького Шляху має такий же видимий розмір, як і величезна, але далека галактика. Так квітка, яка стоїть на підвіконні може здаватися більше дерева на сусідній вулиці.
- Чорні діри можуть виявитися порталами для подорожей крізь простір і час
- Космічна інфрачервона красуня
Тепер вчені заново обстежили потрібну ділянку неба. Правда, не все, а лише малу його частину радіусом в шість кутових хвилин (п’ята частина видимого діаметра Місяця). Тут вони виявили 58 кандидатів у галактики, як висловлюються обережні астрономи. Для п’яти з них спектрограф телескопа Джеміні отримав спектри, за якими автори розрахували червоне зміщення. А його, в свою чергу, можна перерахувати в відстань. Визначили астрономи і фотометричне червоне зміщення, яке збіглося зі спектральним.
З’ясувалося, що червоне зміщення цих кандидатів в галактики дорівнює 0,225 ± 0,014. Це означає, що до них майже три мільярди світлових років. Для порівняння: діаметр диска Чумацького Шляху – близько ста тисяч світлових років. Тобто ці об’єкти не тільки виглядають, як галактики, але і знаходяться так далеко, що нічим іншим бути просто не можуть. Кандидати, так би мовити, перемогли на виборах. Крім того, і їх спектри типові для галактик. Нарешті, вважаючи, що їх інфрачервоне «світло» — зоряне, астрономи розрахували відстань до цих зірок незалежним методом. І воно співпало з дистанцією, визначеною по червоному зсуву.
Знаючи відстань, дослідники вирахували масу скупчення (близько десяти трильйонів сонць) і його діаметр (мільйони світлових років). Те й інше типово для скупчень галактик на таких дистанціях від Землі.
Загалом, автори вважали, що відкрили в зоні уникнення нове скупчення галактик, і з ними важко не погодитися. Вчені не стали вигадувати романтичну назву і присвоїли цьому скупченню зубодробильне позначення VVVGCl-b J181435-381432.
Швидше за все, цей об’єкт тільки «вершина айсберга». Згадаймо, що в огляді телескопа VISTA автори нарахували понад 600 кандидатів. І не забудемо, що через газопилову завісу Чумацького Шляху навіть в інфрачервоні телескопи можна розглянути лише найбільші і яскраві галактики. Тож там цілком може бути більший скупчення або кілька скупчень.
Небесна ієрархія
Скупчення галактик – досить звичайна річ. Більшість “зоряних островів” не сяють в небі в гордій самоті, а збираються в компанії. Це або пари, або групи галактик, або, нарешті, скупчення.
Межі між цими категоріями розмиті. У підручниках тридцятирічної давності сказано, що в групі галактик від трьох членів до декількох десятків, а в скупченні — від декількох десятків до декількох тисяч. Але сьогодні в місцевій групі галактик, куди входить Чумацький Шлях, нарахували вже більше сотні систем. Це закономірно: телескопи стали краще, та спостережень накопичилося більше. Так що виявилися дрібні і тьмяні галактики, які раніше не були видні. І ніхто, здається, не поспішає перейменовувати місцеву групу в місцеве скупчення.
Деякі скупчення і групи, в свою чергу, об’єднуються в надскупчення. Більш того, надскупчення бувають частиною більших надскупчень. Так, місцева група входить в надскупчення Діви, а то, в свою чергу — в надскупчення Ланіакея. Здається, в астрономів закінчилися слова для позначення все більших систем. А шкода, можна було б придумати «мегаскупчення» і «супер-пупер-скупчення».
Але і це не найбільші структури у Всесвіті. Скупчення і надскупчення галактик зібрані в нитки (вони ж волокна і філаменти), витягнуті на багато сотень мільйонів світлових років. Ці нитки облямовують порожнечі (входи), де галактик порівняно мало. Так виглядає грандіозна павутина космосу. І це найбільший відомий рівень у структурі Всесвіту. Шматок космічної павутини розміром в мільярд світлових років як дві краплі води схожий на будь-який інший шматок такого ж розміру. Втім, астрономи не виключають, що і це не загальний закон, просто нам пощастило жити в порівняно однорідному регіоні безкрайнього космосу.