Перемішувати, але не збовтувати. Астрофізики розповіли, як "приготувати" Всесвіт

Всесвіт, темна матерія, темна енергія, космос
Фото: вселенная

Вчені назвали ключові інгредієнти для створення Всесвіту, і звичайна матерія знаходиться в кінці списку.

Якби хтось захотів "приготувати" свій Всесвіт, йому б знадобилося два основних інгредієнти і один додатковий, пише астрофізик Пол Саттер з Інституту Флетайрон в Нью-Йорку.

"Щоб отримати відомий нам космос, вам потрібно близько 25% темної матерії і 70% темної енергії. Темна матерія — це якась форма матерії, яка абсолютно невидима, щоб це не було, воно не взаємодіє зі світлом. Ми не знаємо точно, з чого складається темна матерія, але знаємо, що вона існує завдяки її гравітаційному впливу на все навколо", — наголошує Саттер в статті для Space.com.

Також крім темної матерії, знадобиться велика кількість темної енергії, яка ще загадковіша. Темна енергія — це позначення, яке ми даємо прискореному розширенню Всесвіту, яке спостерігається. Вчені підозрюють, що темна матерія має певний стосунок до самого вакууму простору-часу. Іншими словами, якщо взяти порожній ящик, позбавлений будь-якої матерії і випромінювання, він виявиться сповнений темної енергії. Але крім цієї гіпотези, вчені зайшли в глухий кут.

За словами Саттера, маючи досить темної матерії і темної енергії, можна відтворити 95% вмісту Всесвіту.

Фото: E R Fuller/National Science Foundation

"Але, що на рахунок другорядного інгредієнта? Це звичайна матерія — те, що космологи називають "баріонною" матерією (що складається з протонів і нейтронів). Вона збирається в атоми і молекули, людей і планети, зірки і галактики. Вся видима матерія Всесвіту насправді незначна. Але вона дійсно дозволяє бачити прекрасні вогні в нічному небі, так що це приємний бонус", — говорить астрофізик.

Темна павутина

"Сучасний Всесвіт — це трохи нормальної матерії, багато темної матерії і просто гігантський запас темної енергії. Темна енергія зайнята розриванням всесвіту по швах, але в іншому не бере участі у повсякденному космологічному житті", — зазначає Саттер.

Темна матерія зливається в обширний і складний, схожий на павутину візерунок, званий "космічною павутиною". Існують гігантські кулі темної матерії в мільйони або більше світлових років упоперек. Між цими кулями тягнуться довгі нитки темної матерії. Є великі пустелі — космічні порожнечі, в яких майже нічого немає. Але крім того, що темна матерія дає основу для структури Всесвіту, вона більше ніде не використовується.

Фото: Volker Springel

Невелика кількість звичайної матерії укладена в цій всесвітній павутині. Невеликі згустки темної матерії, звані ореолами, можуть містити одну галактику. Гігантські кулі вміщають безліч галактик, те що вчені називають скупченням галактик. Нитки павутини,які тягнуться, є домом для ланцюжків галактик, що пливуть крізь світлові роки.

Космічна павутина — це найбільший візерунок, що зустрічається в природі, який заповнює весь спостережуваний Всесвіт.

"Ви можете запитати, наскільки великий цей спостережуваний Всесвіт? За поточними оцінками, діаметр становить близько 90 млрд світлових років, хоча справжній розмір Всесвіту, імовірно, набагато більший", — пише астрофізик.

Передісторія

Близько 100 років тому вчені зробили неймовірне відкриття: Всесвіт розширюється. З кожним днем галактики віддаляються одна від одної. Це означає, що Всесвіт був інший в минулому і сильно відрізнялася на самому початку свого існування.

Космологи можуть повернути час назад до моменту, коли все у Всесвіті стислося в дуже крихітну точку. Так, 13,77 мільярда років тому весь Всесвіт був розміром з персик і мав температуру більше квадрильйона градусів.

"Як ми могли дізнатися щось настільки потужне про космос, сидячи тут, на Землі? Ми можемо говорити про це, тому що у нас є докази", — стверджує Саттер.

Фото: Science photo library

Наприклад, вчені знають, що якщо в минулому Всесвіт був таким маленьким, а зараз дійсно неосяжний, то в минулому він мав бути набагато гарячішим (бо весь його вміст був втиснутий у набагато менший розмір). На певному етапі історії Всесвіт повинен був бути плазмою з маленькими електронами, відірваними від своїх атомних будинків.

"У якийсь критичний момент Всесвіт повинен був стати досить великим і досить холодним, щоб сформувалися перші атоми, випускаючи при цьому потік розпеченого до білого випромінювання. Це випромінювання збереглося до наших днів, яке зараз пронизує Всесвіт менш інтенсивним світінням мікрохвильового випромінювання", — пояснює астрофізик.

Телескопи на Землі можуть уловлювати це світіння, яке є по істині найбільшим джерелом світла у Всесвіті. Це пережиток Великого вибуху. До речі, за викид цього випромінювання була відповідальна звичайна матерія — другорядний компонент космосу, який також важливий.