Согласно теории Большого взрыва считается, что начальное
расширение Вселенной было почти мгновенным - вероятно, она выросла из квантовых флуктуаций за одну триллио́нную секунды. Этот космологический сценарий, известный
как теория инфляции, теперь подтверждается результатами анализа данных, полученных за три года космическим аппаратом Wilkinson (WMAP).
Приборы на борту WMAP регистрируют космическое реликтовое излучение, дошедшее до нас из ранней Вселенной. WMAP осуществил беспрецедентно точные измерения
флуктуаций (отклонений от среднего уровня) реликтового излучения, своего рода рябь на поверхности "океана" реликтового микроволново́го излучения. Эти едва
уловимые флуктуации объясняются предполагаемыми условиями в ранней Вселенной и связаны с первыми моментами её существования.
Показанная здесь диаграмма схематически изображает всю историю Вселенной, продолжавшуюся 13,7 миллиардов лет от
флуктуаций квантовых масштабов до
формирования звёзд, галактик, планет.
Подробно:
Вселенная
«Соты» Вселенной
Открытие пустот во Вселенной
Ещё в 1976 году, основываясь на теоретических исследованиях, проведенных в Институте прикладной математики имени М. Келдыша АН СССР, ученые высказали
предположение о существовании в структуре Вселенной своеобразных пустот — областей, свободных от звезд и галактик.
Год спустя это предсказание было подтверждено́ данными, полученными сотрудниками Тартуской астрофизической обсерватории в Эстонии под
руководством Я.Э. Эйнасто. Они обнаружили в созвездии Персея большую область, свободную от галактик. А затем американские астрономы открыли огромную полость,
практически свободную от звезд и галактик, с поперечником около 300 миллионов световых лет.
Главная трудность при изучении пространственной структуры
Вселенной состоит в том, что все космические объекты, в том числе далёкие галактики, проектируются на небесную сферу, заполняя её более или менее
равномерно. Поэтому для того, чтобы составить представление о распределении галактик в пространстве, необходимо узнать расстояния до каждой из них. Но
измерение расстояний до отдельных галактик — задача очень сложная. И в широких масштабах она стала решаться лишь в последние годы. Тогда и подтвердилось, что
во Вселенной действительно существуют достаточно большие области, внутри которых галактики практически отсутствуют.
Представим себе на минуту, что с нашего земного неба исчезли
все звёзды и мы невооруженным глазом можем наблюдать далекие галактики. Какие «узоры» образуют они в пространстве?
С помощью электронно-вычислительной техники выяснилось, что
галактики распределены в пространстве сверхскоплений не хаотически, а образуют своеобразные «сети» в виде дуг, перемычек и ребер гигантских ячеек, чем-то
напоминающих пчелиные соты. Каждая сторона такой ячейки имеет протяженность около 100 миллионов световых лет.
В настоящее время уже известно несколько подобных «пустот»,
некоторые из них имеют весьма внушительные размеры. Так, американские астрономы обнаружили свободную от звёзд и галактик область с поперечником около 300
миллионов световых лет. Они изучили распределение звездных островов вдоль трёх близко расположенных прямых линий, направленных в глуби́ны Вселенной. В
результате такого зондирования обнаружилось, что по избранным направлениям вплоть до расстояний порядка 500 миллионов световых лет и начиная с расстояний
около 800 миллионов световых лет, галактики расположены довольно густо. Но в промежутке между этими «отметками» ни одной галактики зарегистрировать не
удалось. Ориентировочный объём открытой учеными полости составляет 1025 кубических световых лет.
Как это понимать?
На ранней стадии расширения Вселенной вещество представляло собой смесь водорода и гелия, достаточно равномерно распределенную в
пространстве. Однако не абсолютно равномерно. В разных точках плотность среды́ могла несколько различаться. Как показывают расчеты, с течением времени под
действием сил тяготения подобные различия должны были возрастать. А на ещё более поздней стадии, согласно теоретическим представлениям, развивавшимся Я.
Зельдовичем и его сотрудниками, исходное вещество стало стягиваться к стенкам тех самых ячеек, которые мы наблюдаем в современную эпоху.
Следует подчеркнуть, что открытие гигантских космических «пустот» нисколько не противоречит представлениям об однородности Вселенной в
больших масштабах. Ведь их размеры не идут ни в какое сравнение с размерами той области пространства, которая охвачена астрономическими наблюдениями.
Для окончательного выяснения пространственной структуры
Вселенной наряду́ с дальнейшей разработкой теории потребуется провести множество исследований и наблюдений, в частности, определить положение в пространстве
десятков тысяч далёких галактик, а также разработать методы обнаружения разреженного ионизированного газа.
Если повсеместный характер сетевой структуры сверхскоплений галактик подтвердится дальнейшими исследованиями, то это будет иметь
колоссальное значение для понимания особенностей строения и эволюции нашей Вселенной. Дело том, что «сетевая структура» неустойчива! Возможно, именно по
этой причине в нашей Вселенной не существует (или почти не существует) объединений более высокого порядка, чем сверхскопления. Да и сами сверхскопления
постепенно рассеиваются и, таким образом, представляют собой лишь вре́менную фазу пространственного распределения звездных систем.
Согласно некоторым расчетам, продолжительность того этапа эволюции Вселенной, на протяжении которого сохраняется сетевая структура
сверхскоплений, составляет примерно 10 миллиардов лет. Это говорит о том, что мы живем на некотором промежуточном этапе эволюции Вселенной, — этапе не слишком
молодом, но и не слишком старом, так что её пространственная структура ещё будет существенным образом изменяться. Этот вывод имеет принципиальное значение.
Хотя внегалактическая астрономия — один из наиболее бурно развивающихся разделов современной науки о Вселенной, но это и одна из самых
молодых её областей. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в современной внегалактической астрономии имеется больше нерешенных вопросов, чем в любой
другой области науки о Вселенной. И вопросов не только частного, локального характера, но и фундаментальных, от содержания ответов на которые зависит наше
понимание основных законов мироздания, свойств и строения того мира, в котором мы живем и частью которого являемся.
