Александр Волков - 100 великих загадок астрономии
Галактические скопления, или «мыльные пузыри» Вселенной
В 1924 году американский астроном Эдвин Хаббл установил, что расстояние до туманности Андромеды намного превышает размеры нашей Галактики. С этого времени стало ясно, что спиральные, эллиптические и иррегулярные туманности являются родными сестрами Млечного Пути.
Поначалу считалось, что галактики расположены в полном беспорядке. Однако Природа оказалась отменным архитектором. Чем дальше в глубь космоса заглядывали телескопы, тем отчетливее было видно, что отдельные галактики образуют сообщества.
Так, рядом с Млечным Путем располагались туманность Андромеды, а также еще почти четыре десятка карликовых галактик, в том числе Большое и Малое Магеллановы Облака. Все они образовали Местную группу галактик. Последовали новые открытия. Мы словно были замурованы внутри целого ряда «матрешек». Едва нам удавалось осмотреть и исследовать очередную звездную систему, внутри которой была заключена Земля – крохотный шарик, затерянный на донышке безмерного сосуда, – как над нами вырисовывался следующий «горизонт».
Наша Местная группа оказалась частью огромного скопления галактик, расположенного в созвездии Девы. По своей структуре это скопление, насчитывающее шесть тысяч галактик, в том числе несколько десятков очень крупных галактик, немного напоминало Млечный Путь. «Звездные острова» внутри него были разбросаны, как звезды в Млечном Пути. По мере приближения к центру их плотность заметно росла. Впрочем, этого следовало ожидать, ведь галактики стягивала в единое целое сила гравитации. Судя по всему, Вселенная состояла из почти бесконечного множества шаровидных скоплений галактик, ведь, по законам гравитации, шар – идеальная форма. Однако опять последовало неожиданное открытие.
Шаровидное скопление галактик
В 1970-е годы американские астрономы Валери де Лаппарен, Маргарет Геллер и Джон Хукра задались целью изучить всю иерархию мироздания и понять, что скрывают отдаленные глубины космоса. Для этого не надо было гадать на «звездной гуще» – следовало предельно точно нанести на карту десятки тысяч галактик.
Вначале астрономы выбрали небольшой участок космоса – фрагмент шириной 135° и высотой 6° (затем его расширили до размеров 360° × 36°). Маргарет Геллер стала составлять каталог галактик, находившихся здесь, помечая их длину и ширину, а также расстояние до них.
Осенью 1986 года, когда в распоряжении ученых оказалось достаточно много собранных данных, Геллер заметила странный феномен. Все эти тысячи галактик образовали невероятную фигуру, напоминавшую… человека ростом в 500 миллионов световых лет.
Ее коллеги отказывались в это верить, считая, что допущена ошибка в измерениях. Зато сторонники эзотерических учений заговорили о том, что все наше мироздание – «автопортрет» Господа Бога, увековечившего себя в своем Творении. Памятную фразу – «Я видела Бога!» – произнесла и Маргарет Геллер.
Однако вскоре астрономам стало понятно, что фигура человека была лишь частью грандиозного космического узора. Так, приглядываясь к морозной вязи, разрисовавшей стекло, или облакам на небе, можно отыскать образы людей, но остальные части этой природной картины обычно не похожи на приглянувшийся портрет. Так же было со скоплениями галактик.
Вот только у звездного неба – в отличие от заиндевевшего окна или облачной чехарды – выявилась своя подлинная структура. Скопления галактик не были беспорядочно рассеяны в космической дали; они словно располагались на поверхности неких полых тел, занимавших все небо, – своего рода «мыльных пузырей». Внутри них царила абсолютная пустота. Впору было сказать, что сам Господь Бог, уподобляясь ребенку, выдувает бессчетные галактики, как мыльные пузыри.
Из таких вот «пузырей» – со звездами, «нарисованными» на поверхности, и жуткой пустотой внутри – складывается особый орнамент: гигантские системы звездных сверхскоплений. Открытие этого орнамента – ячеистой структуры Вселенной – стало одним из самых важных открытий ХХ века. Небо, напоминавшее древним мудрецам несколько сфер, расположенных одна над другой, скорее впрямь похоже на матрешку: ее части оказались вложены друг в друга.
Одна из самых крупных космических «матрешек» – «Великая стена», открытая в 1989 году в небе Северного полушария. Эта «стена» из многих тысяч галактик протяженностью в 500 миллионов световых лет, шириной в 200 миллионов световых лет и глубиной в 15 миллионов световых лет напоминает громадную постройку из мыльных пузырей. Этот объект оставался так долго незамеченным, поскольку выявить его можно было, лишь проанализировав трехмерную картину расположения галактик. Впоследствии были обнаружены и другие крупные структуры, насчитывавшие тысячи и десятки тысяч галактик.
Астрономам пока неизвестно, что именно удерживает воедино подобные сверхскопления – только лишь сила гравитации или какие-то другие факторы. Многие исследователи полагают, что важную роль играет и темное вещество, из которого во многом состоит наша Вселенная, но механизм этого влияния не очень понятен.
Появились два сценария зарождения таких объектов. По гипотезе Джеймса Пиблса из Принстонского университета, вначале возникли небольшие галактики, а потом сила гравитации стянула их в огромные скопления. Лишь из-за ускоренного расширения Вселенной эти сверхскопления перестали расти. По модели советского физика Я.Б. Зельдовича, первыми сформировались крупные объекты протяженностью в миллионы световых лет, которые позднее распались на галактики.
Этот грандиозный пейзаж мироздания смущал. Как ни велики были галактики длиной в сотни тысяч световых лет, все они оказались лишь песчинками в этом узоре. Впору было чувствовать себя не просто «затерянными в космосе», но потерянными в нем. Из «бесконечно малых точек», в которые превратились галактики, очерчивались бессчетные «мыльные пузыри» и рисовались тонкие, длинные нити; из этих нитей свивались фигуры вроде «человечка Маргарет Геллер». Если довериться физикам, отстаивающим «теорию струн», то тончайшие нити лежат и в основе всего Микромира – их вибрации рождают все элементарные частицы, – и ими же – «великими космическими нитями, или струнами» – замыкается известный нам Макромир.
После открытия космических сверхструктур сразу возникли вопросы: «Существуют ли они в самом деле? Или же нам кажется, что космическая материя принимает такую форму, как путнику, присевшему отдохнуть, может показаться, что облако над ним обретает очертания “жирафа”, “медведя”? Чему подчиняются эти структуры? Фундаментальным законам природы или особенностям нашего зрения? Есть ли, на самом деле, эти “мыльные пузыри” и “нити” Вселенной или мы выдумываем их, прибегая к удобной аллюзии?»
Последующие наблюдения, сделанные, например, участниками проекта «Sloan Digital Sky Survey», подтвердили правоту Геллер и ее коллег. Космос действительно имеет причудливую структуру. В нем есть свои «мыльные пузыри», «человечки», «струны». Если прибегнуть к очень смелой аналогии, то у космоса есть своя… клеточная структура, и сверхскопления галактик очерчивают границы каждой клеточки. Космос, хотя бы по своему строению, напоминает одно огромное – и все еще растущее – живое существо, в одной из клеток которого затерян атом под названием «Солнечная система». Поистине, высочайшие достижения современной науки лишь вторят озарениям мистиков! Макромир становится подобием Микромира, его непомерно увеличенным фотоснимком.Что такое «Великий Аттрактор»?
Вплоть до начала ХХ века нашу Галактику считали уникальным объектом. Сегодня мы знаем, что в доступной нашему наблюдению части Вселенной насчитывается, пожалуй, не менее 125 миллиардов галактик. В каждой из них – миллиарды или триллионы звезд. Только лишь в ближайших «окрестностях» Солнечной системы – в радиусе 1,5 миллиардов световых лет – обнаружено уже около 130 сверхскоплений галактик. И все это отнюдь не напоминает некий застывший мир, этакую звездную карту, приклеенную к небесной сфере. Нет, все здесь проникнуто движением.
К середине 1980-х годов было обнаружено, что группы галактик разлетаются совместно. Наш Млечный Путь вместе со скоплением галактик в созвездии Девы, вместе со сверхскоплением галактик в созвездии Волосы Вероники, вместе с другими скоплениями космического вещества мчится со скоростью 600 километров в секунду в сторону некоего неизвестного пока, но невероятно мощного источника гравитации. Уже первые расчеты показали, что суммарная масса этого объекта примерно такова, как у нескольких десятков тысяч крупных галактик, вместе взятых.
Значительная часть видимой нами области Вселенной затягивается в эту странную «воронку», где уже скопилось, наверное, столько материи, что невозможно себе даже представить. Пытаясь прибегнуть хоть к какой-то понятной аллюзии, скажем, что так же неотвратимо вещество в центре нашей Галактики соскальзывает в черную дыру.
