Великий аттрактор. Что находится в точке, вокруг которой вращается наша галактика
Земля вращается вокруг Солнца, Солнце – вокруг ядра галактики Млечный Путь. А вокруг чего вращаются Млечный Путь и другие галактики? Такой объект есть, называется он Великий аттрактор (от английского attract – «привлекать»). Это гравитационная аномалия. Давайте разберем, что известно науке про Великий аттрактор. Но для начала вспомним, как работает гравитация.
Центр масс
Гравитация – фундаментальное взаимодействие между телами, обладающими массами. Чем ближе находятся объекты и чем больше их массы, тем сильнее гравитация. Но в быту и даже в физических расчетах эта модель часто упрощается. Поэтому мы говорим, что Земля нас притягивает. Хотя и наша масса влияет на Землю.
Строго говоря, Земля и другие планеты не вращаются вокруг Солнца. Просто в Солнечной системе существует центр масс, вокруг которого вращаются Солнце и все планеты.
Солнце и планеты Солнечной системы вращаются вокруг общего центра масс. Иллюстрация
Но так как масса Солнца составляет 99,86 % массы Солнечной системы, то этой условностью в расчетах обычно пренебрегают. Да и сам центр масс Солнечной системы находится внутри Солнца, только не в центре.
И во Вселенной все так. По факту и все звезды в нашей галактике Млечный Путь вращаются вокруг общего центра масс. Но лежит он, по сути, в ядре галактики – потому что там наибольшее скопление этой самой массы.
Великий аттрактор. Что это такое и где он находится
Великий аттрактор – гравитационная аномалия. Если в основном вещество в видимой части Вселенной распределено равномерно, то в этой точке плотность выше. Находится он от Солнечной системы на расстоянии 250 миллионов световых лет. Великий аттрактор имеет массу, в тысячи раз превышающую массу нашей галактики. И он является центром притяжения для Млечного Пути и других галактик вокруг. Астрофизики полагают, что этот объект представляет собой сверхскопление галактик.
Великий аттрактор не так уж велик
В юности я был крепким парнем. Даже по меркам супертяжей. И когда я занимался боксом, часто полагался на свои габариты – в ущерб технике. И тренер всегда мне говорил: «На любую силу найдется еще бóльшая сила!» И тренер был прав. Когда я пытался покорять все новые и новые спортивные вершины, там было полно и сильных, и высоких. И приходилось быть гибким. Менять тактику и достигать успеха за счет техники.
Вот и Великий аттрактор оказался не таким уж массивным, каким его сперва считали. За его пределами находится еще более мощная магнитная аномалия – так называемое сверхскопление Шепли, масса которого, возможно, в 4 раза больше. Только находится оно от Солнечной системы на расстоянии аж 650 миллионов световых лет. И на данный момент это самая крупная точка притяжения в наблюдаемой части Вселенной. И Великий аттрактор, в свою очередь, притягивается сверхскоплением Шепли.
Как подсчитали астрономы Гавайского университета, вклад Великого аттрактора в движение нашей галактики составляет 44 %. А бóльшую часть вклада оказывает именно сверхскопление Шепли. И эти аномалии сильно влияют на наши галактики. Из-за Великого аттрактора и сверхскопления Шепли наш Млечный Путь и ближайшие к нам галактики движутся с огромными скоростями. И это причина, почему Млечный Путь летит прямо навстречу галактике Андромеды.
Космическая аномалия пустота волопаса
Кроме сгустков масс во Вселенной есть и пустоты. Пустота Волопаса – сфера диаметром в 330 миллионов световых лет. Ее особенность в том, что там практически нет ни галактик, ни отдельных звезд. Это аномально пустая зона пространства.
Пустота Волопаса (или Войд Волопаса) – это интересная космическая аномалия, которую обнаружили всего 40 лет назад. Сперва ученые считали, что сфера вообще абсолютно пуста. В 1987 году астрономам все-таки удалось разглядеть несколько галактик. В итоге в этой огромной части пространства обнаружено 60 галактик. Для сравнения: во всей остальной Вселенной в сфере такого размера было бы более 2000 галактик. То есть получается, что плотность сферы примерно в 34 раза ниже, чем в целом во Вселенной.
Находится эта пустота на расстоянии в 700 миллионов световых лет от нашего Солнца. То есть сейчас мы видим ситуацию, какой она была в этом месте 700 миллионов лет назад. По мнению ученых, пустота образовалась из-за слияния пустот помельче. Странно, что такое произошло, но других научных объяснений пока не найдено. Эта гипотеза также не объясняет, почему подобных неравномерностей не найдено в других направлениях Вселенной. А самым уединенным местом в космосе является Сверхпустота Эридана. Здесь пусто, нет обычной материи. Здесь провал даже в реликтовом излучении: оно на 70 микрокельвинов меньше, чем в среднем по Вселенной. По мнению ученых, Сверхпустота Эридана могла возникнуть неподалеку от гигантских массивных объектов. Они и притянули отсюда все вещество в свою сторону.
Глава 12Теория большого взрыва: как рождалась вселенная
В 1823 году немецкий астроном Генрих Ольберс обратил внимание научной общественности на интересный парадокс. Если Вселенная бесконечна и в ней бесконечно много звезд – значит, куда ни посмотри, а взгляд должен рано или поздно наткнуться на какую-нибудь звезду. И ночное небо должно быть ярким, белым. Но по факту мы этого не наблюдаем – ночью темно. Забавно, но ответ на этот парадокс дал не физик, не астроном, а… писатель.
Эдгар По в своей поэме «Эврика» в 1848 году обратил внимание на то, что Вселенная и скорость света могут быть конечны. Потому и не в каждой точке пространства должна быть звезда, испускающая луч. Это согласуется с данными современной космологии. Действительно, Вселенная не существовала всегда. У нее было начало. А рождение нашей Вселенной произошло 13,8 миллиарда лет назад.
Большой взрыв – это гипотетическое событие, с которого началась наша Вселенная. Мы не можем напрямую заглянуть в прошлое и увидеть, как все начиналось. Но с помощью математического моделирования ученые пришли к идее Большого взрыва. И эта теория хорошо объясняет то, что мы наблюдаем во Вселенной сейчас.
Из чего состояли сингулярность и Вселенная в начале своего развития? Откуда взялись законы физики и элементарные частицы? Давайте разбираться, что говорит об этом современная астрофизика. Конечно, мы не можем заглянуть в те мгновения, когда рождалась наша Вселенная. Но человеческий интеллект может использовать данные современной физики, химии и астрономии и просто протянуть их вспять. И довести до момента, когда начался наш мир.
Здесь и далее я буду основываться на современной космологической теории и на исследованиях Planck Collaboration – группы европейских астрофизиков, работающих в обсерватории Планка.
Сингулярность
Изначально наша Вселенная представляла собой так называемую сингулярность – то есть небольшую точку, в которой была заключена вся материя нашего будущего мира. Тогда материя еще не делилась на атомы и молекулы, а плотность сингулярности была сверхвысокой.
Почему произошел взрыв и из сингулярности стала расширяться наша Вселенная? Что заставило сингулярность выйти из стабильного состояния и взорваться? Эти вопросы остаются загадкой для ученых. Ответ на них вряд ли будет найден: для этого мы должны выйти за пределы нашей Вселенной, а это физически невозможно.
Итак, сингулярность взорвалась, и наша Вселенная стала быстро расширяться. В сингулярности температура составляла 1000 нониллионов (10 с 30 нулями) градусов. С расширением Вселенной температура и давление стали падать.
Здесь для простоты изложения я пропущу несколько этапов (например, слияние кварков и глюонов), которые интересны только профессиональным ученым. Перейдем к самому интересному – как произошла наша материя в привычном виде.
Рождение частиц и законов физики
А дальше процесс стал очень интересным. Произошла серия так называемых фазовых переходов. По сути, этот процесс – аналог обычной конденсации, когда газ скапливается в жидком виде. Только тут он коснулся элементарных частиц.
За миллионную долю секунды материя прошла несколько этапов развития, что в итоге привело к образованию всех элементарных частиц и физических сил (гравитационная, электромагнитная, а также сильные и слабые ядерные взаимодействия).
Рождение атомов и материи
Если первый этап был, по нашим меркам, почти мгновенным, то вещество в текущем виде появилось не сразу. Протоны и электроны сперва не складывались в атомы. Это произошло лишь спустя 380 тысяч лет после Большого взрыва – после того как температура заметно снизилась. Появились первые атомы. Материя на этом этапе на 75 % состояла из водорода, на 24,99 % – из гелия. Остальная часть пришлась на тяжелые формы водорода, гелия и лития. Все более тяжелые элементы, включая важные для нас кислород и углерод, образовались уже в недрах звезд. А некоторые, типа драгоценных золота и платины, появились из-за космологических катастроф – столкновений звезд и галактик.
Появление звезд
Спустя миллионы лет после Большого взрыва гравитация стала главной силой, которая начала собирать вещество в звезды и планеты.
По оценкам астрофизиков из университета Аризоны (США), первые звезды появились во Вселенной через 180 миллионов лет. Классическая теория космологии говорит, что звезды возникли позже – спустя 400 миллионов лет. Но все ученые сходятся во мнении, что первые звезды были в сотни миллионов раз ярче современных. Конечно, жизнь в таких условиях зародиться все равно не могла.
В дальнейшем во Вселенной стали появляться тяжелые элементы, из них складывались планеты. 4,57 миллиарда лет назад появилось наше Солнце.
Космос – это гигантская микроволновая печь
В космосе температура на 2,7 градуса выше абсолютного нуля (то есть 2,7 Кельвина или –270,45 по Цельсию). Это останки фонового, так называемого реликтового излучения, которое служит эхом Большого взрыва. Реликтовое излучение – свет от первичной плазмы ранней Вселенной. Сейчас мы улавливаем его в виде микроволнового фона. Все, что холоднее, будет нагрето в микроволновой печи. Эти микроволны пронизывают пространство, в космосе нет абсолютно пустого места.
Если в космосе появляется вдруг более холодный объект – он нагревается в этой «микроволной печи» до 2,7 градусов Кельвина. Что ж, картину рождения Вселенной ученые и правда более или менее представляют. Открытым пока остается вопрос, как был запущен процесс и почему все получилось именно так.
Бог или случай?
Современная теория Большого взрыва гласит: из непонятной, энергетически насыщенной горячей массы появились вполне конкретные частицы. Из них в дальнейшем собрались звезды, планеты, да и мы с вами. И как они образовались – это ключевой вопрос мировоззрения в современном естествознании.
Ученые утверждают, что все частицы собрались случайным образом. То есть электроны и протоны, которые вышли из этой массы, могли быть совсем другими – более тяжелыми, иметь другие заряды. Вселенные рождаются и погибают бесконечное число раз, и у каждой из них – свой набор параметров. В большинстве жить нельзя.
Так правда ли возможна такая случайность, которая разложила все элементарные частицы по нужным полочкам? И все фундаментальные частицы (их наука насчитывает 24) выстроились в нужном нам порядке случайно? Получается, весь набор физических параметров нашей Вселенной сложился идеально для появления жизни. Этот парадокс вошел в науку под названием антропного принципа.