На расстоянии в 820 миллионов световых лет от Земли астрономы нашли остаточный след новорожденной Вселенной. Это огромный космический пузырь, внезапное открытие которого позволит заполнить пробелы в эволюции Вселенной в целом и динамике ее расширения в частности.
Стандартные свечи
На небосводе находится невероятное множество галактик, наблюдаемых нами в виде точек не больше игольного ушка. В действительности каждая такая точка имеет гигантские размеры. Но как они распределены в пространстве? Какую структуру образуют, или они разбросаны как попало? Чтобы ответить на эти вопросы, астрономам первым делом приходится определять расстояния до этих галактик, что невероятно сложно.
Есть довольно известный метод «стандартных свечей», когда за основу берется звезда с известной яркостью. Чем она ярче, тем время изменения блеска дольше. Чаще всего это сверхновые первого типа, имеющие одинаковую яркость. Проблема в том, что в отдельно взятой галактике такие сверхновые вспыхивают раз в сто, а то и двести лет. В Млечном пути, к примеру, такие не вспыхивали четыре сотни лет. Так что есть и другие способы, среди которых Соотношение Талли-Фишера, гласящее, что полная масса галактик пропорциональна четвертой степени от их скорости вращения на периферии.
Вообще скорость вращения довольно просто определить по ширине спектральных линий. Например, уширение водородных радиолиний можно наблюдать в любое время. По ним оценивается блеск и масса галактики. Первый сравнивается с видимым блеском и, с погрешностью, но все-равно довольно точно, определяется расстояние.
Трехмерные колебания
Соотношение Талли-Фишера долго не могли постичь и объяснить. Оно считалось какой-то загадкой, в основном потому, что оно не вытекает из закона Ньютона. Была даже создана новая специальная теория тяготения (MOND Мордехая Милгрома), которую на физическом фронте никто не признает. Однако когда Соотношение Талли-Фишера стали применять, то начали видеть структуры галактик и составлять их пространственные трехмерные карты.
И вот недавно Бренд Талли, ныне работающий со своей командой в гавайском университете, во время анализа галактических сетей делает совершенно сногсшибательное открытие – огромные структуры, предсказанные теорией Большого взрыва, результат барионных акустических осцилляций (BAO, они же трехмерные колебания). И их можно наблюдать в материи ранней Вселенной. Сферу назвали Хо`олеилана (с гавайского примерно переводится как «бормотание при пробуждении ясным солнечным утром»).
К слову, структура эта имеет диаметр примерно в 1 миллиард световых лет. В нее входят и Войд Волопаса, и Великая стена Слоуна, и масса других сверхструктур, которые сами по себе казались колоссальными. Структуру идентифицировали с помощью данных из каталога Cosmicflows-4, где изложены наиболее точные данные о расстояниях до галактик. Это первый раз, когда астрономы связали в ВАО индивидуальные структуры.
Волновая плотность
Так в чем же значимость этого открытия и на что оно указывает? В той ранней Вселенной, когда не было еще ни звезд, ни галактик, первые 400 тысяч лет существовало только очень густое и невероятно горячее облако частиц. Его плотность не была однородной, а потому возникали звуковые волны (волны плотности или гравитационные флуктуации). Внутри этих волн и образовались галактики, а также пузыреподобные структуры огромного размера.
Первым это понял Андрей Дмитриевич Сахаров. И в 60-х годах не только высказал эту мысль, а математически описал эти волны. След осцилляций Сахарова или барионных акустических осцилляций мы видим в спектре мощности реликтового излучения. И речь идет непосредственно о волнах плотности в веществе. Ранее только предполагалось, что они должны каким-то образом отражаться в структуре нашей Вселенной, а она в свою очередь должна сохранять эти звуковые волны в виде структур.
Было допущено, что найденная барионная акустическая осцилляция – это и есть первая такая структура, причем первозданного вида. Талли со своей командой это проверил. Они проверили постоянную Хаббла, оказавшуюся несколько выше по своему принятому значению (где-то 76 (км/с)/Мпк), но наиболее близко к истинному значению.
Космологический прорыв
Команда Талли для понимания состава Хо`олеиланы и взаимосвязи с окружением сделала ее трехмерное картографирование. Оно и выявило гигантские размеры оболочки структуры, состоящей из элементов, считавшихся самостоятельными огромными структурами. Это расширило исследование 2014 года.
Тогда определили, что Ланиакеа – это сверхкомпекс, диаметром примерно 500 миллионов световых лет, куда входит и наш Млечный путь. Она простирается прямо до края большей по размеру Хо`олеиланы. Последняя, к слову, упоминалась в 2016 году в одной из научных статей, как одна из пузырьковых структур Слованского цифрового небесного обзора. Тогда ВАО не нашли, поскольку не был показан полный размер этой структуры.
Таким образом, открытие Хо`олеиланы, связанной с барионными акустическими осцилляциями – целый прорыв, который позволит открыть новые возможности в изучении динамики расширения Вселенной и эволюции галактик. В области астрофизики и астрономии – это невероятно ценные данные.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также:
