КиноФан

Кластер Норма — ближайшее массивное скопление галактик к Млечному Пути — находится на расстоянии около 220 миллионов световых лет от Земли. В нем сосредоточена огромная масса, а значит и гравитационное притяжение. Астрономы называют его Великий аттрактор, и он доминирует в нашем регионе Вселенной.

На изображении ниже, сделанном телескопом «Хаббл», показано множество звезд, которые прячут бесчисленное число галактик на заднем фоне. Находясь на границе с Южным Треугольником и Нормой, это поле покрывает часть кластера Нормы (Abell 3627) и часть нашей собственной галактики, Млечного Пути.

Крупнейшая спиральная галактика, которую видно на этом снимке, это ESO 137-002. Мы видим большие пыльные регионы по всей выпуклости галактики. Чего мы здесь не видим — это хвоста растущих рентгеновских лучей, которые есть, но не видны оптическому телескопу типа «Хаббла».

Наблюдать Великий аттрактор сложно в оптическом диапазоне. Плоскость Млечного Пути — ответственная за многочисленные яркие звезды на изображении — как затмевает (в случае со звездами), так и скрывает (пылью) многие из объектов за собой. Есть несколько способов заглянуть за инфракрасное и радионаблюдение, но область за центром Млечного Пути, где слой пыли самый толстый, остается загадкой для астрономов.

Последние данные, полученные телескопами Европейского космического агентства в Атакамской пустыне в Чили вступили в противоречие с теорией «великого аттрактора». Астрономы годами предполагали, что что-то неизвестное тянет наш Млечный Путь и десятки тысяч других галактик к себе с головокружительной скоростью в 22 миллиона километров в час. Однако они не могли точно определить, что это или где оно находится.

Еще раз. Огромный кусок космоса, включающий Млечный Путь и суперкластеры галактик, течет к таинственной, гигантской, невидимой массе, которую астрономы назвали Великим Аттрактором и которая находится в 250 миллионах световых лет от Солнечной системы.

Галактика Андромеда и Млечный Путь — это доминирующие структуры галактического кластера так называемой «местной группы», которая, в свою очередь, является частью сверхскопления Девы. Андромеда — расположенная в 2,2 миллиона световых лет от Млечного Пути — мчится к нашей галактики со скоростью 350 тысяч километров в час.

Это движение можно отнести на счет гравитационного притяжения, даже если массы, которую мы наблюдаем, недостаточно, чтобы оказывать такую тягу. Единственное, что может объяснить движение Андромеды — это гравитационная тяга невидимой массы, возможно, эквивалентной десяти галактикам размером с Млечный Путь, которая и располагается между двумя галактиками.

Тем временем, наша местная группа мчится по направлению к центру скопления Девы (Virgo Cluster) на скорости 150 миллионов километров в час.

Млечный Путь и соседка Андромеда, наряду с 30 более мелкими галактиками, а также тысячи галактик Девы, все это притягивается Великим аттрактором. Учитывая скорости при таких масштабах, невидимая масса, занимающая пустоты между галактиками и кластерами галактик, должна по меньшей мере в десять раз превышать видимую материю.

Даже при всем этом, добавив этот невидимый материал к видимому материалу и получив среднюю массу вселенной, мы получим всего 10-30 % от критической плотности, которая необходима, чтобы «закрыть» вселенную. Этот феномен позволяет предположить, что вселенная «открыта». Космологи продолжают спорить на эту тему точно так же, как пытаются выяснить природу недостающей массы, или «темной материи».

Считается, что темная материя определяет структуру Вселенной на огромных масштабах. Темная материя гравитационно взаимодействует с нормальным веществом и именно это позволяет астрономам наблюдать формирование длинных тонких стен супергалактических кластеров.

Недавние измерения (с помощью телескопов и космических зондов) распределения массы в M31, крупнейшей галактике в окрестностях Млечного Пути, и других галактиках привели к признанию того факта, что галактики наполнены темной материей, и показали, что таинственная сила — темная энергия — заполняет вакуум пустого пространства, ускоряя расширение Вселенной.

Теперь астрономы понимают, что окончательная судьба вселенной неразрывно связана с наличием темной энергии и темной материи. Современная стандартная модель для космологии предполагает, что во вселенной 70 % темной энергии, 25 % темной материи и всего 5 % нормальной материи.

Мы не знаем, что такое темная энергия и почему она существует. С другой стороны, теория частиц подсказывает, что на микроскопическом уровне даже идеальный вакуум пузырится квантовыми частицами, которые являются естественным источником темной энергии. Но элементарные расчеты показывают, что темная энергия, которая вырабатывается из вакуума, имеет значение в 10 120 раз больше, чем то, которое мы наблюдаем. Некоторые неизвестные физические процессы должны устранять большинство, но не всю, энергию вакуума, оставляя достаточно для ускорения расширения вселенной.

Новой теории элементарных частиц придется объяснить этот физический процесс. Новые теории «темных аттракторов» прикрываются так называемым принципом Коперника, который говорит о том, что нет ничего удивительного в том, что мы, наблюдатели, предполагаем, что вселенная неоднородна. Такие альтернативные теории объясняют наблюдаемое ускоренное расширение Вселенной без привлечения темной энергии, а вместо этого предполагают, что мы недалеко от центра пустоты, за которой более плотный «темный» аттрактор тянет нас к себе.

В статье, опубликованной в Physical Review Letters, Пенгжи Чжан из Шанхайской астрономической обсерватории и Альберт Стеббинс на выставке лаборатории Ферми показали, что популярная модель пустоты и многие другие вполне могут заменить темную энергию, не вступая в противоречия с наблюдениями телескопов.

Опросы показывают, что вселенная однородна, по меньшей мере, на масштабах до гигапарсека. Чжан и Стеббинс утверждают, что если большие масштабы неоднородности существуют, они должны быть обнаружены как температурный сдвиг в космическом микроволновом фоне реликтовых фотонов, образовавшихся спустя 400 000 лет после Большого Взрыва. Это происходит из-за электронно-фотонного рассеяния (обратного Комптоновскому).

Сосредоточив внимание на модели пустоты «пузырь Хаббла», ученые показали, что в таком сценарии некоторые области вселенной будут расширяться быстрее, чем другие, в результате чего температурный сдвиг будет больше, чем ожидается. Но телескопы, изучающие реликтовое излучение, не видят такого большого сдвига.

Что ж, как говорил Карл Саган, «экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств».