Prostor je poput spužve; duge, blistave niti tisuće i milijuna galaksija izmjenjuju se s prazninama - crnim rupama u kojima je mnogo manje zvjezdanih grozdova od prosjeka. Istina, nitko ne smije vidjeti Svemir ovako: bez obzira gdje se promatrač nalazi, raspršenje zvijezda i galaksija činiće se kao unutarnja površina sfere, u čijem središtu stoji promatrač.
Činilo se da su astronomi u davnim vremenima i do početka 20. stoljeća imali ravno nebo: znali su odrediti udaljenost samo do najbližih astronomskih objekata - Sunca, Mjeseca, planeta Sunčevog sustava i njihovih velikih satelita; sve je drugo bilo daleko nedostižno - toliko daleko da nije bilo smisla razgovarati o tome što je bliže i što je sljedeće. Tek početkom 20. stoljeća duboki svemir počeo je dobivati volumen: pojavili su se novi načini mjerenja udaljenosti do udaljenih zvijezda - i saznali smo da pored naše galaksije, postoji i bezbroj zvjezdanih grozdova. I na kraju stoljeća čovječanstvo je otkrilo da njegova nativna galaksija kruži jednom od praznina između niti zvjezdane "spužve" - na mjestu koje je čak i kozmičkim standardima vrlo prazno.
Od ravnine do volumena
Ljudsko oko može razlikovati udaljeni objekt od bližeg samo ako ti predmeti nisu predaleko od promatrača. Drvo koje raste u blizini i planina na horizontu; osoba koja stoji u redu ispred promatrača - i stotinu ljudi od njega. Binokularnost nam omogućava da razumijemo što je daleko, a što je blizu (s jednim okom se to također može učiniti, ali s manje točnosti) i sposobnost mozga da procijeni paralakse - promjenu u prividnom položaju predmeta u odnosu na udaljenu pozadinu.
Kad pogledamo zvijezde, svi su ti trikovi beskorisni. Pomoću moćnog teleskopa možete procijeniti udaljenost do zvijezda koje su najbliže Suncu pomoću paralakse, ali tu se završavaju naše mogućnosti. Najveće moguće dostizanje ove metode postiglo je 2007. godine satelitskim teleskopom Hipparcos koji je mjerio udaljenost do milijun zvijezda u blizini Sunca. Ali ako vam je paralaksa jedino oružje, tada išta više od nekoliko stotina tisuća parseksa ostaje točka na unutarnjoj površini sfere. Umjesto toga, ostalo je - sve do dvadesetih godina prošlog stoljeća.
Simulacija Millenium izračunava 10 milijardi čestica u kocki s rubom od oko 2 milijarde svjetlosnih godina. Za njegovo prvo pokretanje 2005. godine korišteni su preliminarni podaci misije WMAP, koja je proučavala relikvijsko zračenje Velikog praska. Nakon 2009. godine, kada je Planckova svemirska opservatorija pojasnila parametre CMB-a, simulacija je nekoliko puta ponovno pokrenuta, svaki put kada je trebalo pokrenuti superračunalo Max Planck Societyja. Simulacija je pokazala formiranje galaksija i njihovu raspodjelu - pojavu nakupina galaksija i praznina između njih.
Gdje je u svemirskoj "spužvi" Mliječni put?
Galaksija Mliječni put nalazi se 700 tisuća parseksa iz najbliže velike galaksije - Andromeda -, a zajedno s galaksijama Triangulum i pedeset patuljastih satelita, čini Lokalnu skupinu galaksija. Lokalna skupina, zajedno s desetak drugih skupina, dio je Lokalnog lišća - galaktičkog filamenta, dijela Lokalnog superklastera Galaksija (superklastera), inače poznatog kao Supercluster Djevice; pored naše, u njoj je oko tisuću velikih galaksija. Djevica je zauzvrat dio superklase Laniakei koja već sadrži oko 100 tisuća galaksija. Najbliži susjedi Laniakee su Kosu od Veronike, superklaster Perseus-Ribe, Superkluster Hercules, Leop cluster i drugi. Najbliži komad kosmičke praznine za nas, Lokalni ulaz, nalazi se s druge strane Mliječnog puta koji nije okrenut prema Lokalnom listu. Od Sunca do središta Lokalne praznine udaljen je oko 23 Mpc, a njegov promjer je oko 60 Mpc, odnosno 195 milijuna svjetlosnih godina. A ovo je kap u oceanu u usporedbi s doista velikom prazninom koja nas eventualno okružuje.
Godine 2013., grupa astronoma zaključila je da je Mliječni put, a s njim i najbliže galaksije - većina Laniakea - smještene usred doista ogromne praznine, dugačke oko 1,5 milijardi svjetlosnih godina. Znanstvenici su uspoređivali količinu zračenja koja je stigla do Zemlje iz obližnjih galaksija i iz udaljenih kutova svemira. Slika je izgledala kao da čovječanstvo živi na dalekom periferiji metropole: sjaj nad velikim gradom osvjetljava noćno nebo više od svjetlosti prozora u kućama u blizini. Divovsko područje relativne praznine nazvano je prazninom KVS - nakon prvih (latinskih) slova imena autora studije, Ryana Keenana, Amy Barger i Lennox Cowie.
Prazni PIC i dalje je predmet rasprave u astronomskoj zajednici. Njegovo postojanje riješilo bi neke temeljne probleme. Podsjetimo da praznina nije praznina, već regija u kojoj je gustoća galaksija 15-50% niža od prosjeka u Svemiru. Ako postoji praznina KBC-a, tada bi ta niska gustoća objasnila odstupanje između vrijednosti Hubble konstante (koja karakterizira brzinu širenja svemira) dobivenih uz pomoć Kefeida i kozmičkim mikrovalnim pozadinskim zračenjem. Taj je nesklad jedan od najtežih problema moderne astrofizike, jer se u teoriji Hubble konstanta, kao i svaka druga konstanta, ne bi trebala mijenjati ovisno o metodi mjerenja. Ako je Mliječni put u golemoj praznini, tada relikvijsko zračenje na putu prema Zemlji zadovoljava mnogo manje materije od prosjeka u svemiru; ispravljajući to,možete pomiriti eksperimentalne podatke i precizno izmjeriti brzinu širenja u svemiru.
Teorije o podrijetlu galaktičkih superklastera i praznina
Odmah nakon otkrića superklastera galaksija i praznina, znanstvenici su se pitali o njihovom podrijetlu - i od samog početka postalo je jasno da ne može bez nevidljive mase Svemira. Spužvasta struktura ne može biti proizvod normalne, barionske materije, od koje su sastavljeni naši poznati predmeti i mi sami; prema svim proračunima njegovo kretanje nije moglo dovesti do makrostrukture promatrane danas u vremenu koje je prošlo od Velikog praska. Galaktički superklasteri i praznine mogli su nastati samo preraspodjelom tamne materije koja je započela mnogo prije nego što su se formirale prve galaksije.
Međutim, kada se pojavila prva teorija koja je objasnila postojanje niti i praznina, o Velikom prasku još nije raspravljano. Sovjetski astrofizičar Yakov Zeldovich, koji je zajedno s Jaanom Einastoom počeo proučavati makrostrukturu, napravio je svoje prve proračune u okviru koncepta tamne materije kao neutrina, poznatog kao teorija vruće tamne materije. Poremećaji tamne materije koji su se dogodili u ranim fazama postojanja Svemira, prema Zeldovichu, uzrokovali su pojavu stanične strukture ("palačinke"), koja je kasnije gravitacijski privlačila barijensku tvar i u nešto više od trinaest milijardi godina formirala promatranu strukturu galaktičkih superklastera, niti i zidova i praznina među njima.
Sredinom 1980-ih teorija vruće tamne materije bila je napuštena u korist teorije hladne tamne materije. Između ostalog, od teorije neutrina razlikovao se ljestvicama na kojima su nastale primarne nehomogenosti - manje i zato, čini se, ne objašnjavaju postojanje kozmičke "spužve" s njenim elementima dugačkim stotinama tisuća parseksa. Tijekom sljedeća dva desetljeća, astrofizičari su uspjeli uskladiti model "palačinke" s matematikom koja stoji iza "hladne" tamne materije.
Suvremene računalne simulacije savršeno pokazuju kako su fluktuacije u raspodjeli tamne materije u mladom svemiru stvorile galaktičke niti i praznine. Najpoznatija od tih simulacija, izvedenih u okviru projekta Millennium Simulacija 2005. na superračunalu u Leibniz, pokazuje formiranje struktura koje se po veličini uspoređuju s Laniakeijevim superklastom - onim u kojem se naša galaksija rotira.
Anastasija Šartogaševa