Войд Волопаса: великая пустота на краю известного мира
Аномалия, которую не ждали
В 1981 году астроном Роберт Киршнер из Мичиганского университета вместе с коллегами занимался рутинной, как им тогда казалось, задачей — составлением каталога галактик в рамках обзора красного смещения. Они измеряли расстояния до галактик в направлении созвездия Волопаса, стремясь понять, как материя распределена в этой области космоса.
Ожидалась привычная картина: галактики, собранные в скопления и нити, разделенные относительно разреженными, но не пустыми промежутками. Вместо этого они наткнулись на нечто, что поставило в тупик всё астрономическое сообщество.
В области, которая по расчетам должна была содержать тысячи галактик, их оказалось… всего около шестидесяти. Огромный объем пространства был почти пуст.
Так была открыта Войд Волопаса (Boötes Void) — гигантская космическая пустота, которая до сих пор остается одной из самых больших и наименее изученных структур во Вселенной. Астрономы окрестили ее Великой Пустотой, подчеркивая тем самым ее исключительную масштабность и загадочность.
Масштабы, которые трудно вообразить
Размеры Войда Волопаса поражают воображение. Его диаметр составляет, по разным оценкам, от 250 до 330 миллионов световых лет. Для сравнения: вся наша галактика Млечный Путь имеет диаметр около 100 000 световых лет. Или другое сравнение: объем Войда Волопаса составляет примерно 0,27% от объема наблюдаемой Вселенной. Это означает, что внутри этой пустоты могло бы поместиться более двух миллионов галактик, выстроенных в ряд.
Чтобы понять истинную аномальность этого региона, достаточно взглянуть на цифры:
Средняя плотность галактик во Вселенной — примерно одна галактика на объем в несколько миллионов кубических световых лет.
В Войде Волопаса на объем, способный вместить около 10 000 типичных галактик, обнаружено всего 60 (по последним данным около 100 штук).
Если бы Млечный Путь находился в центре такой пустоты, люди, глядя на ночное небо, не увидели бы почти ни одной галактики невооруженным глазом. Лишь редкие, слабые пятна туманностей напоминали бы о том, что за пределами этой гигантской «комнаты» существует что-то еще.
Уникальность этого войда не только в его размерах, но и в его «глубине» — степени разреженности. Он входит в число самых пустых известных регионов космоса. Даже внутри самого войда галактики распределены неравномерно: некоторые из них собраны в узкую, вытянутую нить, проходящую через пустоту, словно единственная дорога посреди бескрайней пустыни.
Как могла появиться такая аномалия? Теории происхождения
Природа Войда Волопаса остается предметом активных дискуссий. Современная космология предлагает несколько основных теорий.
1. Теория крупномасштабной структуры
Согласно этой модели, Вселенная имеет ячеистую структуру: вещество под действием гравитации стягивается в стенки, нити и узлы — скопления галактик, оставляя внутри ячеек обширные пустоты. Войд Волопаса — просто самая большая из таких «ячеек».
Однако эта теория сталкивается с проблемой: в рамках стандартной ΛCDM-модели (модель холодной темной материи с космологической постоянной) вероятность формирования пустоты такого размера и степени разреженности крайне мала. Компьютерные симуляции эволюции Вселенной редко воспроизводят структуры, сопоставимые с Войдом Волопаса.
2. Слияние нескольких пустот
Согласно альтернативной гипотезе, Войд Волопаса мог образоваться в результате слияния нескольких меньших пустот. В ранней Вселенной существовало множество мелких областей с пониженной плотностью. По мере расширения космоса они могли сливаться, подобно пузырькам в газировке, создавая одну гигантскую пустоту.
Эта модель объясняет вытянутую форму войда и странное распределение галактик внутри него, но требует уточнения механизмов, которые позволили бы стольким «пузырям» объединиться.
3. Экзотические сценарии
Более радикальные гипотезы предполагают участие экзотической физики. Например, некоторые теоретики допускают, что гигантские пустоты могли образоваться в результате взаимодействия с доменами темной энергии или другими неизвестными науке формами материи и энергии. Однако доказательств этим теориям пока нет, и большинство астрономов придерживаются более консервативных объяснений.
Необычная физика космической пустоты
Войд Волопаса — это не просто пустое место. Его физические условия радикально отличаются от тех, что привычны для других областей космоса.
1. Эффект Сакса–Вольфе
Одно из самых интересных явлений, связанных с войдами, — это интегрированный эффект Сакса–Вольфе. Когда фотоны реликтового излучения проходят через такую огромную пустоту, они слегка меняют свою энергию из-за гравитационного воздействия расширяющегося пространства. Это создает аномально холодные пятна на карте реликтового излучения. Изучая эти пятна, астрономы могут «увидеть» войды, которые невозможно обнаружить иначе.
Карта реликтового излучения (пример)
2. Разреженная, но не пустая среда
Несмотря на название, Войд Волопаса не является абсолютным вакуумом. В нем присутствует разреженный газ (водород и гелий), а также темная материя, но в концентрациях, которые на порядки ниже средних космических значений. Изучение этого межгалактического газа может дать уникальную информацию о процессах крупномасштабного формирования структур.
3. Эволюция галактик в изоляции
Галактики, оказавшиеся внутри войда (их называют void galaxies — галактики пустот), эволюционируют в условиях, кардинально отличающихся от «нормальных». Вдали от скоплений и нитей они не испытывают гравитационного воздействия соседей, редко сталкиваются с другими галактиками и практически не получают притока свежего газа. Это делает их своего рода «лабораториями» для изучения изолированной галактической эволюции. Наблюдения показывают, что такие галактики часто имеют более низкую скорость звездообразования и содержат меньше тяжелых элементов, чем их «собратья» в скоплениях.
Что может дать науке изучение войдов?
Изучение Войда Волопаса и подобных ему структур — это не просто удовлетворение академического любопытства. Оно имеет фундаментальное значение для нескольких областей астрофизики и космологии.
Проверка космологических моделей
Существование такого огромного войда — серьезный тест для стандартной космологической модели. Если теория не может предсказать структуру такого масштаба, возможно, нам не хватает важных компонентов в понимании того, как развивалась Вселенная. Возможно, это указывает на необходимость пересмотра роли темной энергии на ранних этапах или свойств темной материи.
Понимание формирования структур
Войды — это «естественные лаборатории» для изучения крупномасштабной структуры Вселенной. Наблюдая, как вещество распределено внутри пустоты и на ее границах, мы можем понять, как гравитация формировала нити и скопления на протяжении миллиардов лет.
Загадка «потерянных барионов»
Астрофизики давно бьются над загадкой «потерянных барионов» — недостающей части обычной (барионной) материи, которую не удается обнаружить в звездах и галактиках. Войды, с их разреженным, но протяженным газом, могут быть резервуарами этой недостающей материи. Изучение войдов в рентгеновском и радиодиапазоне может помочь найти этот «скрытый» газ.
Эволюция галактик в экстремальных условиях
Галактики в пустотах — это уникальные объекты. Они позволяют изучать, как галактики развиваются без внешних воздействий. Сравнивая галактики в войдах и в плотных скоплениях, астрономы могут отделить внутренние механизмы эволюции от внешних факторов.
Узнать больше про созвездие Волопаса - https://par-all-ax.ru/sozvezdia/volopas/.
UPD:
Если выстроить галактики размером с Млечный Путь (100 000 св. лет) в ряд внутри Войда Волопаса (250 млн св. лет), поместится примерно 2500, а не «более двух миллионов». И средняя плотность галактик — одна на миллионы кубических мегапарсек, а не световых лет (ошибка в 10⁹ раз). Сама аномалия Войда от этого не исчезает, но цифры важны, как указали в комментариях.
