Почти сто лет назад астроном Эдвин Хаббл сделал фундаментальное открытие: практически все галактики удаляются от Млечного Пути. Это наблюдение стало краеугольным камнем современной космологии, доказав, что Вселенная расширяется с момента Большого взрыва. Однако уже во времена Хаббла были известны исключения. Самое заметное из них – наш ближайший сосед, галактика Андромеды, которая, наоборот, приближается к нам со скоростью около 100 километров в секунду.
Но другая загадка оставалась нерешенной на протяжении полувека. Почему большинство других крупных галактик по соседству, вопреки законам гравитации, также удаляются от нас? Ведь общая масса Местной группы – скопления, включающего Млечный Путь, Андромеду и десятки галактик поменьше, – должна была бы притягивать их к себе. Международная команда исследователей под руководством Эвауда Вемпе из Института Каптейна в Гронингене, похоже, нашла ответ.
Используя мощное компьютерное моделирование, ученые обнаружили, что материя вокруг Местной группы организована не хаотично, а образует огромную уплощенную структуру, или «космический лист», простирающийся на десятки миллионов световых лет. Эта структура состоит как из обычной материи, так и из невидимой темной материи, окутывающей галактики. Примечательно, что над и под этой плоскостью находятся гигантские пустые области, известные как космические пустоты или войды.
Чтобы прийти к такому выводу, исследователи создали «виртуального двойника» нашего космического окружения. Они взяли за основу данные о реликтовом излучении – «эхе» Большого взрыва, – чтобы понять, как материя была распределена в ранней Вселенной. Затем суперкомпьютер смоделировал эволюцию этого участка космоса на миллиарды лет вперед. В результате симуляция с высокой точностью воспроизвела не только массы и расположение Млечного Пути и Андромеды, но и положение и скорости 31 галактики за пределами Местной группы.
Модель показала, что именно плоское распределение материи объясняет странное поведение галактик. Объекты, находящиеся внутри этого «листа», испытывают гравитационное воздействие не только от Местной группы, но и от всей остальной массы, распределенной по той же плоскости. Это удаленное притяжение эффективно уравновешивает гравитацию нашего скопления. В то же время пустоты над и под плоскостью объясняют, почему мы не наблюдаем галактик, «падающих» на нас с этих направлений – там их попросту нет.
По словам ведущего исследователя Эвауда Вемпе, эта работа представляет собой первую детальную попытку определить распределение и движение темной материи в окрестностях Млечного Пути. «Мы исследуем все возможные конфигурации ранней Вселенной, которые могли привести к образованию Местной группы, – отмечает он. – Замечательно, что теперь у нас есть модель, которая согласуется как с современной космологической картиной мира, так и с динамикой нашего локального окружения». Это открытие наконец решает проблему, которая десятилетиями ставила астрономов в тупик.