Большая часть Вселенной – это пустота: в конце концов она проглотит весь космос

В глубинах Вселенной есть темные места, огромные Сахары, растянувшиеся на сотни миллионов световых лет в поперечнике. Эти места абсолютно пусты, если не считать случайных атомов водорода или радиации. Такие космические пустоты могут вырасти настолько, что поглотят Вселенную, пишет Popular Mechanics.

Чтобы понять суть космических пустот, необходимо вначале взглянуть на них под правильным углом. Для этого понадобится выйти за пределы Солнечной системы, галактики Млечный Путь и даже за пределы всех скоплений, из которых состоит наш район Вселенной. Необходимо увеличить масштаб настолько, чтобы целые галактики, в которых горят сотни миллионов звезд, стали совсем крошечными точками света.

В этих поистине космологических масштабах мы видим удивительную структуру. Оказывается, Галактики в нашей Вселенной не рассыпаны беспорядочно, как соль по столу. На самом деле они образуют самую большую картину, встречающуюся в природе. Мы видим плотные скопления, в которых живут тысячи галактик, и длинные тонкие нити, соединяющие эти скопления. Эти нити похожи на длинные автострады, протянувшиеся между скоплениями, по которым движутся тысячи галактик. И мы видим, как эти нити соединяются вместе, образуя широкие, необъятные стены.

Ученые называют этот рисунок "космической паутиной", в которую входят галактики.

Несмотря на это все, пустоты занимают 80% объема нашей Вселенной, при этом содержат менее десятой части ее общей массы.

Звезды и галактики ярко светятся на фоне космической паутины, но эти структуры всего лишь обозначают границы истинной хозяйки космоса – пустоты. Космические пустоты, которые окружают "паутину", впервые были обнаружены в начале 1980-х годов, и они доминируют во Вселенной. Иными словами, Вселенная по большей части, пуста.

Иногда в пустотах можно найти карликовые галактики, а также постоянное присутствие "бульоная" из излучения и частиц, наполняющих космос. Но пустоты действительно пусты, лишены какой-либо значимой структуры или концентрации материи.

Откуда взялись пустоты в космосе

"Семена" пустоты были посеяны в самые ранние моменты существования Вселенной, еще до появления первых звезд и галактик. Миллиарды лет назад материя в нашей Вселенной была почти идеально однородной, без каких-либо отклонений от места к месту. Но были крошечные, случайные, микроскопические различия. Всего на миллионную долю больше материи здесь или на миллионную долю меньше там.

По мере старения нашей Вселенной эти различия росли. Гравитация — невероятно слабая сила, но она очень настойчива и терпелива. Регионы нашей Вселенной с незначительным преимуществом в материи также имели чуть более сильное гравитационное притяжение. Это приводило к тому, что больше материи притягивалось к этому участку, опустошая его окрестности. По мере накопления материи гравитационное притяжение усиливалось, и окрестности опустошались еще больше. В течение сотен миллионов лет начала формироваться космическая паутина: сначала в виде небольших сгустков, из которых возникли первые звезды. Затем появились маленькие галактики, которые слились воедино и образовали большие скопления галактик, нити и стены.

По мере того, как богатые богатели, бедные становились еще беднее. Пустоты начинали свое существование, как маленькие бреши, но росли вместе с формированием космической паутины.

В конце 1990-х годов две группы астрономов обнаружили, что расширение Вселенной ускоряется; наша Вселенная становится все больше и больше — быстрее и быстрее — с каждым днем. Исследователи предполагали, что гравитационное притяжение во Вселенной должно замедлять расширение, а не ускорять его.

Это загадочное ускорение теперь принято называть темной энергией. Ученые подозревают, что это загадочное ускорение каким-то образом является свойством самого вакуума пространственного времени. Другими словами, темная энергия встроена в саму ткань космоса, и из-за нее расширение Вселенной повсеместно ускоряется. Но мы не ощущаем этого ускорения локально. Земля не расширяется, Солнечная система не расширяется, Млечный Путь не расширяется, и даже наше локальное космологическое окружение не расширяется.

Это потому, что наш локальный участок Вселенной заполнен всякой всячиной — звездами, газом, пылью, людьми. Все это обладает гравитационным притяжением, и оно полностью перекрывает эффект ускорения темной энергии.

Но только не в пустотах. Пустоты остаются пусты. Там нет ни звезд, ни газа, ни пыли, ни людей. Внутри пустот нет ничего, что могло бы противостоять эффекту темной энергии. Поэтому пустоты растут, ускоряясь в своем расширении. Они буквально давят на окружающие их нити и стены, отталкивая от себя материю в своем стремлении к неумолимому расширению.

Конец Вселенной

Примерно через 10-20 миллиардов лет космическая паутина с ее великолепием галактик, нитей и стен распадется. Сначала распадутся нити, поскольку окружающие их пустоты окончательно их вытеснят. Затем растворятся стены. Скопления выживут, но каждое из них станет островной вселенной, фактически одинокой в огромном пространстве небытия.

Однако прежде чем это произойдет, нам предстоит еще много работы. Хотя темная энергия пропитывает каждый сантиметр пространства-времени, она проявляет себя только в пустотах. Поэтому, если мы хотим изучить эту таинственную силу, которая будет диктовать будущее Вселенной, мы не можем заглянуть внутрь галактик или скоплений. Их внутренняя гравитация слишком сильна, и влияние темной энергии будет сведено на нет. Вместо этого мы должны заглянуть в пустоты.

Пустоты — наш ключ к пониманию темной энергии. Их рост с течением космического времени, их формы, их количество и все их свойства говорят нам о силе и истории темной энергии. Если бы темная энергия имела другую силу или другую эволюцию, она бы в первую очередь проявилась в пустотах. Астрофизики уже начали составлять карты как можно большего количества космических пустот во Вселенной, чтобы сравнить их особенности и характеристики с нашими теоретическими оценками. Исследователи надеются, что эти широкомасштабные исследования позволят выявить тонкие и малопонятные свойства темной энергии.

Но это еще не все. Космические пустоты — это величайшие капсулы времени в космосе. За миллиарды лет они просто не успели сильно измениться. Внутри галактик звезды живут и умирают, материя и вещество разлетаются и снова собирается. Галактики совсем не похожи на себя прежних. Но миллиарды лет назад пустоты были простыми, пустыми. И сегодня, спустя миллиарды лет, они все так же просты и пусты.

Ответы на многие космологические загадки — природа темной энергии, свойства древнего космоса и многое другое — находятся внутри пустот. Поэтому, возможно, самые великие открытия придут к нам только тогда, когда мы заглянем в бездну.