Войди - гігантські порожнечі
Окрім Великого Атрактора та інших масивних структур Всесвіт на найбільших масшатабах має ще одну, дещо моторошну особливість. Якщо подивитися на змодельовані зображення Всесвіту де скупчення галактик виглядають як довгі ниткоподібні структури можна помітити ось це - космічна павутина.
Космічна павутина - мережа довгих ниток в довжину мільйони світлових років кожна. Це найбільший візерунок знайдений у природі. І саме такий вигляд має наш Всесвіт. Але серед цих гігантських ниток можна побачити велечезні космічні порожнечі, схожі на бджолині стільники, що дотикаються одна до одної. Кожна така порожнеча має в діаметрі від 20-100 мільйонів світлових років кожна. Порожнечі або як зазвичай їх називають войдами - це справжні пустелі космосу практично повністю позбавлені галактик. Враховуючи об'єм космосу, який вони займають можна сказати, що більша частина нашого Всесвіту - це просто ніщо.
Що таке войди?
Для того, щоб зрозуміти що таке войди потрібно "перевести стрілки годинника назад" коли Всесвіт був стиснутий в невелику ділянку простору перегрітої плазми. Хоча цей Всесвіт був однорідний за щільністю, але були невеликі варіації - квантові коливання самого простору-часу.
Ці субатомні коливання щільності первісного "бульйону" квантових частинок почали розтягуватися поки не стали більшими за будь яку галактику. Те, що починалося як крихітні відмінності в щільності матерії на найменшому масштабі перетворилося на області вищої та меншої щільності матерії у сучасному Всесвіті.
Тому ми через 13,8 млрд років після Великого Вибуху ми фактично бачимо як мікроскопічні коливання на початку часів перетворилося на великомасштабну структуру Всесвіту.
Гігантські нитки із тисяч галактик об'єднані гравітацією з'єднуються у вузли - надскупчення галактик які мають мільйони світлових років у поперечнику. Але посеред них знаходяться ділянки простору зі значно меншою концентрацією галактик. Це сотні світлових років майже порожнього космосу.
Астрономи вперше почали думати про войди у 70-х роках, коли були зроблені перші дослідження Всесвіту. Вимірюючи червоні зміщення галактик, і визначаючи як швидко вони віддаляються від нас, астрономи почали розуміти, що галактики нерівномірно розподілені у космосі.
Адже деякі скупчення вдавалося знайти відносно близько до нас, але часто дослідники фіксували величезні прогалини у космосі перш ніж побачити перші скупчення галактик.
Завдяки розвитку технологій астрономам вдалося скласти складні 3D-карти досліджуваного космосу. І завдяки таким картам дослідникам вдалося каталогізувати 100-ні войдів.
Один із найбільших войдів
Звісно про войди не так часто говорять як про зірки та галактики. Але найчастіше можна натикнутися на одного з їх найбільших представників - порожнеча Волапаса. Варто зазначити, що дане зображення, яке часто приписують цьому войду насправді не є таким, а це реальне зображення темної туманності Барнард-68.
Туманність настільки близько розташована до нас (400 світлових років), що між нашою зіркою і нею нічого не видно.
Проте ця область заповнена зірками навіть якщо їх не видно у видимому спектрі. Ось як вона виглядає в інфрачервоному спектрі. Натомість порожнеча Волопаса знаходиться 700 мільйонів світлових років від нас в однойменному сузір'ї і вона величезна. За оцінками астрономів її діаметр може становити від 250-330 млн світлових років. Це настільки багато, що науковці сумнівалися чи минуло достатньо часу з моменту формування галактичних структур, щоб змогла утворитися порожнеча такого розміру.
Одним із пояснень таких розмірів порожнечі - є те, що вона утворилася в наслідок злиття менших порожнеч. Зокрема про це свідчить розташування галактик, які астрономи знайшли в цій області космосу. Так насправді войди не зовсім порожні, хоча спочатку вважалося що порожнеча Волапаса не містить галактик. Більш детальне дослідження порожнечі підтвердило існування близько 60 галактик розподілені в ній у формі галактичної нитки поблизу центру.
Науковці вважають, що такий розподіл галактик це те, що залишилося від кордону між двома меншими войдами, коли ті об'єдналися утворивши порожнечу Волапаса. Про те галактики настільки рідко розподілені, що світлу потрібно мільйони років, щоб подорожувати між ними.
Уявіть собі 60 галактик в області космосу, яка мала містити більше 2000 галактик, якщо б космос був настільки однорідний. Тому, якщо б Чумацький Шлях був посередині порожнечі Волапаса ми ще б до 1960-х років не могли дізнатися про існування інших галактик.
Суперпорожнеча Ерідана
Масштабні події у космосі на довго залишають свій слід. Навіть зараз можна побачити відголоски злиття чорних дір, які відбувалися мільярди років тому. Великий Вибух, який є наймасштабнішою подією у космосі також залишив свій відбиток практично на всьому що ми спостерігаємо сьогодні.
На перший погляд реліктове випромінювання виглядає майже ідеально ізотропним, тобто рівномірно розподіленим у всіх напрямках. Але на шкалі мікрокельвінів ми все ж таки можемо побачити незначні коливання температури у формі більш теплих та холодних плям.
Існує зв'язок міц цими плямами та великомасшабною структурою Всесвіту. Теплі ділянки вказують на концентрацію матерії в певній області космосу, які пізніше перетворилися на галактики, скупчення та надскупчення галактик. А темні ділянки вказують на меншу концентрацію матерію, тобто войди.
І все це дійсно узгоджується із нашим розумінням Всесвіту і підтверджується спостереженнями, окрім одного місця.
Досліджуючи карту реліктового випромінювання астрономи помітили, що мікрохвильовий фон демонструє ознаки надзвичайно великої холодної плями.
Температура цієї плями на 70 мікрокельвінів нижча середньої температури реліктового випромінювання. При тому, що коливання температури зазвичай не перевищують 20 мікрокельвінів.
Також область, що оточує холодну пляму гарячіша за середню температуру мікрохвильового фону, що робить цю пляму ще більш аномальною. Це загадкове відкриття зробив супутник WMAP на початку 2000-х. Що викликало багато дискусій щодо коректності спостережень. Але в 2013-му новий та більш досконалий супутник Planck підтвердив дані свого попередника і це виключає ймовірність, що ця пляма є помилкою у спостереженях. І ця пляма дійсно існує, але що ж вона означає?
Ця аномалія породила багато дискусій вже після підтвердження Planck-ом починаючи від помилок в даних до існування паралельного Всесвіту, який стикається з нашим саме на місці цієї плями.
Однак на сьогоднішій день найлогічнішим та найпопулярнішим є існування величезного войда. Цей войд по оцінках має в поперечнику до 1 млрд світлових років. Цей потенційний войд отримав назву - суперпорожнеча Ерідана, що знаходиться від нас на відстані 2 млрд світлових років. І якщо він дійсно існує це найбільша порожня область у нашому видимому Всесвіті.
Науковці шукають докази на існування суперпорожнечі Ерідана. І деякі дослідження дійсно свідчать саме про це, але залізобетонних доказів все ще не вистачає. Проте порожнечі характеризуються відсутності нормальної матерії, астрономи також фіксують в них меншу кількість темної матерії у порівнянні з тим, що спостерігається у скупченнях галактик.
У 2021 році використовуючи дані під назвою огляд темної енергії науковці змогли створити карту темної матерії в тій ділянці космосу що відповідає холодній плямі.
І дійсно виявилося, що в межах холодної плями концентрація темної матерії занизька. І це є дуже серйозний аргумент на існування суперпорожнечі. Однак існування суперпорожнечі все ще не може пояснити існування всіх аномалій в холодній плямі. Тому холодна пляма все ще є найбільшим секретом реліктового випромінювання.
Де знаходиться від нас найближчий войд і чи він нам загрожує?
Якщо здається що ці всі порожнечі знаходяться десь зовсім далеко то це не зовсім так. Насправді наша галактика знаходиться якраз на межі войда.
Незважаючи на те, що ми живемо в "мегаполісі" під назвою Ланіакея ще в 1897 році астрономи помітили що наша галактика знаходиться на краю великої порожньої області, яку назвали місцевим войдом. Існування місцевої порожнечі є загальноприйнятим, але довго була погано вивченою, адже розташовувалася за центром нашої галактики і прихована від нашого зору.
Проте у 2019 році астрономи виміряли рух 18000 галактик і склали повноцінну 3D-карту, щоб окреслити межі місцевого войда. З одногу боку ми знаходимося разом із місцевою групою галактик у надскупченні Діви, що в свою чергу пов'язані з Великим Атрактором, а з іншого знаходимося на межі простору, що практично позбавлений галактик.
Останні 3 десятиліття вчені спробували зрозуміти що рух місцевої групи відрізняється від руху галактик понад на 600 км/с. Приблизно половину цього руху приписують скупчення Діви та нашої участі в розширенні порожнечі, так як вона стає дедалі більшою. Решту швидкості приписують більш віддалених структур таких як Великий Атрактор.
Варто зазначити, що не має нічого страшного що наша галактика дрейфує у космосі поряд з войдом розміром 150 млн світлових років у поперечнику. Насправді нас туди нічого не затягує, а якраз навпаки.
По перше, відсутність матерії означає відсутність гравітації ми повільно віддаляємося від центу місцевого войда.
По друге, навіть якщо наша галактика знаходилася десь поблизу центру такого войда то крім неба з меншою кількістю зірок нам би більше нічим б не загрожувало, тому нам не має чого хвилюватися.