Сценарій для Всесвіту
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Який Всесвіт? Як би ви відповіли на таке запитання? Напевно, згадувалися б ще шкільні знання про те, що світ однорідний у всіх своїх точках та напрямках. Це величезний порожній простір, у якому розсіяні галактики. І розташовані вони хоч і дуже далеко один від одного, але все-таки більш менш рівномірно: якщо уявити надгігантський сачок розміром у сотні мільйонів світлових років і запустити його в різні області Всесвіту, то потрапляти в нього буде приблизно однакова кількість галактик, звичайно, десь більше, десь менше, але в середньому відмінності будуть невеликими.
Можна навести й інші аргументи на користь рівномірності розташування галактик. Зараз більшість фізиків дотримуються теорії «великого вибуху» — це модель утворення Всесвіту, згідно з якою близько п’ятнадцяти мільярдів років тому вся речовина була в дуже гарячому та надщільному стані, а потім почала розширюватися. На ранній стадії не було ні галактик, ні зірок, а речовина була сумішшю водню і гелію. Щільність її в різних точках простору відрізнялася дуже мало, але поступово під дією сил тяжіння цей газ збирався в зірки, а ті в галактики. Потім утворювалися скупчення галактик, але вони збиралися із зірок, поступово розсіяних у просторі. Звичайно, «збір» зірок у галактику збільшує їх щільність саме у розмірах галактики, але у великих масштабах рівномірність розподілу речовини у Всесвіті зберігається.
Подібна картина здається досить природною, такої думки дотримувалися багато вчених, тому нещодавнє повідомлення американських астрономів про те, що виявлено гігантську «дірку» у Всесвіті, прозвучало сенсацією. Американські газети рясніли заголовками: «Астрономи знайшли небесну дірку», «Таємнича порожнеча», «Порожнеча там, де її не повинно бути». І справді, у сузір’ї Волопас виявився порожній, без галактик, простір діаметром близько трьохсот мільйонів світлових років, там могли б розміститися майже дві тисячі галактик середнього розміру. Фізики почали говорити про те, що варто переглядати традиційні уявлення про будову та виникнення Всесвіту.
Але насправді є й інша теорія утворення галактик і Всесвіту. Було теоретично передбачено можливість подібних «каверн» у розподілі галактик. Потім було виявлено першу каверну. Нині кількість їх уже досягла десяти — у сузір’ях Волосся Вероніки, Геркулес, Риби та інших.
Модель, розроблена вченими, також виходить із гіпотези «великого вибуху». Її відмінність від інших моделей полягає в оцінці масштабів флуктуацій густини в початковому гарячому газі. Фахівці вважають, що вони були дуже малими за величиною та плавними, довгохвильовими у просторі. З часом під впливом сил тяжіння утворювалася структура, схожа на пемзу,— пористий матеріал. Газ стягується до стін, а в порожнечах навіть зірки не встигали утворюватися, бо там залишалася надто мала щільність газу. Сьогодні всі скупчення галактик розташовані у вигляді стінок «пемзи-всесвіту». У такому «сценарії» утворення Всесвіту порожнечі не лише не є сенсацією, але вони просто потрібні.
Наразі розрахунки тривають. Критичний момент, за яким можна буде з’ясувати, яка з теорій справедлива, полягає у перевірці змісту порожнин: якщо там немає елементів важчих за гелій, то зірки не встигли утворитися і вірна «пориста» модель, але якщо вони там є — це підтверджує іншу модель, і тоді незрозуміло буде, звідки беруться “каверни”. У всякому разі, необхідні ретельніші дослідження саме порожнеч, досі на них звертали мало уваги, тому що цікавилися великими скупченнями зірок.
Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка
При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.