Vesmír je jako houba; dlouhé, zářící vlákna tisíců a milionů galaxií se střídají s dutinami - černé díry, ve kterých je mnohem méně hvězdokup než je průměr. Pravda, nikdo nesmí vidět vesmír takto: bez ohledu na to, kde je pozorovatel umístěn, rozptyl hvězd a galaxií se bude jevit jako vnitřní povrch koule, v jejímž středu stojí pozorovatel.
Zdálo se, že astronomové ve starověku a na začátku 20. století měli rovnou oblohu: věděli, jak určit vzdálenost pouze k nejbližším astronomickým objektům - Slunci, Měsíci, planetám sluneční soustavy a jejich velkým satelitům; všechno ostatní bylo daleko nedosažitelné - tak daleko, že nemělo smysl mluvit o tom, co je blíž a co bude dál. Teprve na začátku 20. století začal hluboký prostor nabývat objemu: objevily se nové způsoby měření vzdáleností ke vzdáleným hvězdám - a zjistili jsme, že kromě naší galaxie existuje také nespočet hvězdných hvězdokup. A na konci století lidstvo objevilo, že jeho přirozená galaxie krouží v jedné z mezer mezi vlákny hvězdné „houby“- na místě, které je velmi kosmické normy prázdné.
Z letadla na objem
Lidské oko dokáže rozlišit vzdálený objekt od blízkého, pouze pokud tyto objekty nejsou příliš daleko od pozorovatele. Strom, který roste poblíž a hora na obzoru; osoba stojící v řadě před divákem - a sto lidí od něj. Binokularita nám umožňuje pochopit, co je daleko a co je blízko (s jedním okem to lze také udělat, ale s menší přesností) a schopnost mozku vyhodnotit paralaxu - změnu zjevné polohy objektu vzhledem ke vzdálenému pozadí.
Když se podíváme na hvězdy, všechny tyto triky jsou k ničemu. S výkonným dalekohledem můžete odhadnout vzdálenost ke hvězdám nejblíže ke Slunci pomocí paralaxy, ale tady končí naše schopnosti. Nejvyšší dosažitelné pomocí této metody bylo v roce 2007 dosaženo satelitním dalekohledem Hipparcos, který měřil vzdálenost až milion hvězd v blízkosti Slunce. Pokud je ale paralaxa jedinou zbraní, pak cokoli jiného než několik set tisíc parseků zůstává na vnitřním povrchu koule. Spíše to zůstalo - až do dvacátých let minulého století.
Simulace Millenium počítá 10 miliard částic v krychli s hranou asi 2 miliardy světelných let. K jeho prvnímu spuštění v roce 2005 byla použita předběžná data z mise WMAP, která studovala reliktivní záření Velkého třesku. Po roce 2009, kdy Planck Space Observatory objasnila parametry CMB, byla simulace opakovaně restartována, pokaždé, když trvalo spuštění superpočítače společnosti Max Planck Society, trvalo to měsíc. Simulace ukázala vznik galaxií a jejich rozdělení - výskyt shluků galaxií a mezer mezi nimi.
Kde je v prostoru „houba“Mléčná dráha?
Galaxie Mléčná dráha se nachází 700 tisíc parseků z nejbližší velké galaxie - Andromedy - a spolu s galaxií Triangulum a padesát trpaslíkových satelitních galaxií tvoří místní skupinu galaxií. Místní skupina, spolu s desítkami dalších skupin, je součástí místního listu - galaktické vlákno, část místního superklastru galaxií (superklaster), jinak známého jako superklastor Panny; kromě naší, tam je asi tisíc velkých galaxií. Panna je zase součástí superkterálu Laniakei, který již obsahuje asi 100 tisíc galaxií. Nejbližší sousedé Laniakea jsou superklaster Hair of Veronica, superkteriér Perseus-Pisces, superklaster Hercules, klastr Leo a další. Nejbližší kousek vesmíru pro nás, místní vchod, je na druhé straně Mléčné dráhy, která není obrácena k místnímu listu. Od Slunce do středu místní prázdnoty je asi 23 Mpc a jeho průměr je asi 60 Mpc nebo 195 milionů světelných let. A to je pokles oceánu ve srovnání se skutečnou Velkou Prázdnotou, která nás možná obklopuje.
V roce 2013 dospěla skupina astronomů k závěru, že Mléčná dráha as ní i nejbližší galaxie - většina z Laniakea - jsou umístěny uprostřed skutečně obří prázdnoty dlouhé asi 1,5 miliardy světelných let. Vědci porovnali množství záření dopadajícího na Zemi z blízkých galaxií a ze vzdálených koutů vesmíru. Obrázek vypadal, jako by lidstvo žilo na vzdáleném okraji metropole: záře nad velkým městem osvětluje noční oblohu více než světlo oken v domech poblíž. Obří oblast relativní prázdnoty se nazývala prázdnotou KVS - po prvních (latinských) písmech jmen autorů studie, Ryana Keenana, Amy Bargerové a Lennox Cowie.
Void PIC je stále předmětem diskuse v astronomické komunitě. Jeho existence by vyřešila některé zásadní problémy. Připomeňme, že prázdnota není prázdnotou, ale oblastí, ve které je hustota galaxií o 15–50% nižší než průměr ve vesmíru. Pokud existuje prázdnota KBC, pak by tato nízká hustota vysvětlila rozpor mezi hodnotami Hubbleovy konstanty (charakterizující rychlost expanze vesmíru) získanou pomocí Cefeidů a prostřednictvím kosmického mikrovlnného záření na pozadí. Tato nesrovnalost je jedním z nejobtížnějších problémů moderní astrofyziky, protože teoreticky by se Hubblova konstanta, stejně jako jakákoli jiná konstanta, neměla měnit v závislosti na metodě měření. Pokud je Mléčná dráha v obrovském prostoru, pak se reliktivní záření na cestě k Zemi setkává s mnohem méně hmotou, než je průměr v prostoru; oprava za to,můžete sladit experimentální data a přesně měřit rychlost expanze vesmíru.
Teorie původu galaktických superklastrů a dutin
Ihned po objevu superklasterů galaxií a dutin vědci přemýšleli o jejich původu - a od samého začátku bylo jasné, že člověk nemůže obejít bez neviditelné hmoty vesmíru. Houbovitá struktura nemůže být produktem normální baryonické hmoty, z níž jsou složeny naše známé objekty a sami; podle všech výpočtů nemohl jeho pohyb vést k makrostruktuře pozorované dnes během doby, která uplynula od Velkého třesku. Galaktické superklastry a dutiny mohly být vytvořeny pouze redistribucí temné hmoty, která začala mnohem dříve, než se vytvořily první galaxie.
Když se však zdálo, že první teorie vysvětluje existenci nití a dutin, Velký třesk dosud nebyl projednán. Sovětský astrofyzik Yakov Zeldovič, který spolu s Jaanem Einastem začal studovat makrostrukturu, provedl své první výpočty v rámci konceptu temné hmoty jako neutrina, známé jako teorie horké temné hmoty. Perturbace temné hmoty, ke kterým došlo v raných stádiích existence vesmíru, podle Zeldoviče způsobily vznik buněčné struktury („palačinky“), která později gravitačně přitahovala baryonickou hmotu a během pouhých třinácti miliard let vytvořila pozorovanou strukturu galaktických superklastrů, vláken a stěn a mezer mezi nimi.
V polovině 80. let byla teorie horké temné hmoty opuštěna ve prospěch teorie studené temné hmoty. Mimo jiné se od neutrinové teorie odlišovalo stupnicemi, ve kterých se objevily primární nehomogenity - menší, a zdá se tedy, nevysvětluje existenci kosmické „houby“se svými prvky stovky tisíc parseků dlouho. Během následujících dvou desetiletí se však astrofyzikům podařilo sladit model „palačinky“s matematikou za „studenou“temnou hmotou.
Moderní počítačové simulace dokonale ukazují, jak kolísání distribuce temné hmoty v mladém vesmíru vyvolalo galaktická vlákna a dutiny. Nejslavnější z těchto simulací provedených v rámci projektu The Millennium Simulation v roce 2005 na superpočítači na Leibniz, ukazuje tvorbu struktur srovnatelných velikostí s Lcluskei superclusterem - strukturou, ve které se naše galaxie otáčí.
Anastasia Shartogasheva