Більша частина Всесвіту — це порожнеча: зрештою вона проковтне весь космос

У глибинах Всесвіту є темні місця, величезні Сахари, що розтягнулися на сотні мільйонів світлових років у поперечнику. Ці місця абсолютно порожні, якщо не брати до уваги випадкових атомів водню або радіації. Такі космічні порожнечі можуть вирости настільки, що поглинуть Всесвіт, пише Popular Mechanics.

Щоб зрозуміти суть космічних порожнеч, необхідно спочатку поглянути на них під правильним кутом. Для цього знадобиться вийти за межі Сонячної системи, галактики Чумацький Шлях і навіть за межі всіх скупчень, з яких складається наш район Всесвіту. Необхідно збільшити масштаб настільки, щоб цілі галактики, в яких горять сотні мільйонів зірок, стали зовсім крихітними точками світла.

У цих воістину космологічних масштабах ми бачимо дивовижну структуру. Виявляється, Галактики в нашому Всесвіті не розсипані безладно, як сіль по столу. Насправді вони утворюють найбільшу картину, що зустрічається в природі. Ми бачимо щільні скупчення, в яких живуть тисячі галактик, і довгі тонкі нитки, що з'єднують ці скупчення. Ці нитки схожі на довгі автостради, що простягнулися між скупченнями, якими рухаються тисячі галактик. І ми бачимо, як ці нитки з'єднуються разом, утворюючи широкі, неосяжні стіни.

Вчені називають цей малюнок "космічною павутиною", до якої входять галактики.

Попри це все, порожнечі займають 80% об'єму нашого Всесвіту, при цьому містять менше десятої частини його загальної маси.

Зірки та галактики яскраво світяться на тлі космічного павутиння, але ці структури всього лише позначають кордони справжньої господині космосу — порожнечі. Космічні порожнечі, які оточують "павутину", вперше були виявлені на початку 1980-х років, і вони домінують у Всесвіті. Іншими словами, Всесвіт здебільшого порожній.

Іноді в порожнечах можна знайти карликові галактики, а також постійну присутність "бульйону" з випромінювання і частинок, що наповнюють космос. Але порожнечі дійсно порожні, позбавлені будь-якої значущої структури або концентрації матерії.

Звідки взялися порожнечі в космосі

"Насіння" порожнечі було посіяно в найбільш ранні моменти існування Всесвіту, ще до появи перших зірок і галактик. Мільярди років тому матерія в нашому Всесвіті була майже ідеально однорідною, без будь-яких відхилень від місця до місця. Але були крихітні, випадкові, мікроскопічні відмінності. Усього на мільйонну частку більше матерії тут або на мільйонну частку менше там.

У міру старіння нашого Всесвіту ці відмінності зростали. Гравітація — неймовірно слабка сила, але вона дуже наполеглива і терпляча. Регіони нашого Всесвіту з незначною перевагою в матерії також мали трохи сильніше гравітаційне тяжіння. Це призводило до того, що більше матерії притягувалося до цієї ділянки, спустошуючи її околиці. У міру накопичення матерії гравітаційне тяжіння посилювалося, і околиці спустошувалися ще більше. Протягом сотень мільйонів років почало формуватися космічне павутиння: спочатку у вигляді невеликих згустків, з яких виникли перші зірки. Потім з'явилися маленькі галактики, які злилися воєдино й утворили великі скупчення галактик, нитки та стіни.

У міру того, як багаті багатіли, бідні ставали ще біднішими. Порожнечі починали своє існування, як маленькі проломи, але зростали разом із формуванням космічної павутини.

Наприкінці 1990-х років дві групи астрономів виявили, що розширення Всесвіту прискорюється; наш Всесвіт стає все більшим і більшим — швидшим і швидшим — з кожним днем. Дослідники припускали, що гравітаційне тяжіння у Всесвіті має сповільнювати розширення, а не прискорювати його.

Це загадкове прискорення тепер заведено називати темною енергією. Вчені підозрюють, що це загадкове прискорення якимось чином є властивістю самого вакууму просторового часу. Іншими словами, темна енергія вбудована в саму тканину космосу, і через неї розширення Всесвіту повсюдно прискорюється. Але ми не відчуваємо цього прискорення локально. Земля не розширюється, Сонячна система не розширюється, Чумацький Шлях не розширюється, і навіть наше локальне космологічне оточення не розширюється.

Це тому, що наша локальна ділянка Всесвіту заповнена всякою всячиною — зірками, газом, пилом, людьми. Усе це має гравітаційне тяжіння, і воно повністю перекриває ефект прискорення темної енергії.

Але тільки не в порожнечах. Порожнечі залишаються порожніми. Там немає ні зірок, ні газу, ні пилу, ні людей. Усередині пустот немає нічого, що могло б протистояти ефекту темної енергії. Тому порожнечі ростуть, прискорюючись у своєму розширенні. Вони буквально тиснуть на нитки та стіни, що їх оточують, відштовхуючи від себе матерію у своєму прагненні до невблаганного розширення.

Кінець Всесвіту

Приблизно через 10-20 мільярдів років космічне павутиння з його пишністю галактик, ниток і стін розпадеться. Спочатку розпадуться нитки, оскільки порожнечі, що їх оточують, остаточно їх витіснять. Потім розчиняться стіни. Скупчення виживуть, але кожне з них стане острівним всесвітом, фактично самотнім у величезному просторі небуття.

Однак перш ніж це станеться, на нас чекає ще багато роботи. Хоча темна енергія просочує кожен сантиметр простору-часу, вона проявляє себе тільки в пустотах. Тому, якщо ми хочемо вивчити цю таємничу силу, яка диктуватиме майбутнє Всесвіту, ми не можемо зазирнути всередину галактик або скупчень. Їхня внутрішня гравітація занадто сильна, і вплив темної енергії буде зведено нанівець. Замість цього ми повинні зазирнути в порожнечі.

Порожнечі — наш ключ до розуміння темної енергії. Їхнє зростання з плином космічного часу, їхні форми, їхня кількість і всі їхні властивості говорять нам про силу та історію темної енергії. Якби темна енергія мала іншу силу або іншу еволюцію, вона б насамперед проявилася в порожнечах. Астрофізики вже почали складати карти якомога більшої кількості космічних порожнин у Всесвіті, щоб порівняти їхні особливості та характеристики з нашими теоретичними оцінками. Дослідники сподіваються, що ці широкомасштабні дослідження дадуть змогу виявити тонкі та малозрозумілі властивості темної енергії.

Але це ще не все. Космічні порожнечі — це найбільші капсули часу в космосі. За мільярди років вони просто не встигли сильно змінитися. Усередині галактик зірки живуть і вмирають, матерія і речовина розлітаються і знову збирається. Галактики зовсім не схожі на себе колишніх. Але мільярди років тому порожнечі були простими, порожніми. І сьогодні, через мільярди років, вони так само прості й порожні.

Відповіді на багато космологічних загадок — природа темної енергії, властивості стародавнього космосу і багато чого іншого — знаходяться всередині порожнеч. Тому, можливо, найвеличніші відкриття прийдуть до нас тільки тоді, коли ми заглянемо в безодню.