Космическото нищо: Защо изучаваме празнотите във Вселената?

Структурата на нашата Вселена е по-сложна, отколкото изглежда на пръв поглед. Всичко, което виждаме около нас (звезди, галактики, черни дупки) съставлява само 5% от общата маса и енергия на космоса. Други 27% се състоят от мистериозната тъмна материя, а 68% – от също толкова мистериозната тъмна енергия. Но дори и в тези скромни 5% „обикновена“ материя има области, в които на практика няма нищо. Учените ги наричат празноти и те заемат огромните пространства между най-големите космически структури.

Изследването на празнотите започва през 70-те години на миналия век, когато астрономите ги откриват в близост до купове от галактики на Абел. Размерът им е зашеметяващ – от 10 до 100 мегапарсека в диаметър (т.е. около 30 до 300 милиона светлинни години в диаметър).

Изключително рядко се срещат галактики в тези региони, което се обяснява с ниската плътност на материята и като следствие от това – слабото гравитационно привличане. Историята на образуването на празнини датира от ранните етапи на съществуването на Вселената, когато познатата ни материя все още не е съществувала, а субатомните частици са се намирали в горещ и плътен първичен „бульон“. В тази среда са възникнали осцилации, известни като барионни акустични осцилации. Те се разпространявали във всички посоки, създавайки области с различна плътност.

Когато космосът узрял достатъчно, гравитацията събрала материята в огромни струпвания, а между тях се появили огромни, разредени пространства. Разширяващата се Вселена увеличава мащаба на празнините, докато материята продължавала да се движи към гравитационните центрове.

Нашата Вселена прилича на колосална паяжина. Нейната рамка е изградена от нишки от тъмна материя и галактики. В пресечните точки на нишките се образуват възли, в които се струпват цели съзвездия от звездни системи, а между преплетените нишки се намират гигантски сфери от почти свободно пространство.

Терминът „празнота“ обаче е много условен – във всяка такава зона е съсредоточена около 15 % от средната концентрация на материя във Вселената, но за астрономите те изглеждат почти незапълнени, защото в тях почти няма светещи обекти и галактики. Любопитно е, че следи от празнотите се появяват дори в картата на реликтовото излъчване – първична светлина, пътуваща към нас от времето, когато Вселената е била само на 380 000 години.

В разредените междугалактически пространства гравитационната сила е отслабена – там има твърде малко частици от материята, с която сме свикнали. Преминавайки през такива области, светлинните вълни се удължават, преминавайки към червената част на спектъра. Космолозите наричат това гравитационно червено отместване – явление, което се отбелязва на картата на реликтовото излъчване като области с по-ниска температура.

Празнотите са идеален полигон за изпитване на теорията на относителността на Айнщайн – тук можем да изследваме поведението на материята при минимална гравитация.

Астрономите вече са открили повече от 6000 такива области и всяка година откриват нови. Резултатите от наблюденията могат да хвърлят светлина върху природата на неутриното, да разгадаят тайните на тъмната материя и енергия и да ни помогнат да разберем еволюцията на цялата Вселена. По този начин можем да научим и много за процесите на формиране на галактиките. Астрономите вече са забелязали една любопитна закономерност: именно тук по-често се появяват звездни системи с бързо формиране на нови звезди.

Някои направиха смело предложение: може би нашата галактика Млечен път също се намира в една от празнотите. В този случай би било възможно по естествен начин да се обясни фактът, че скоростта на разширяване на Вселената от наша гледна точка непрекъснато се увеличава. Все още обаче няма доказателства за тази хипотеза.