Великий атрактор: Космічна загадка по сусідству з нами

Коли ми уявляємо наш Всесвіт, часто сприймаємо його як простір, що рівномірно розширюється, де галактики "розлітаються" одна від одної з часом після Великого вибуху. Насправді наш космос складніший і дивовижніший — у ньому діють не лише сили розширення, а й потужні гравітаційні потоки, які формують так звану «космічну павутину» — величезну мережу скупчень, ниток та порожнеч, інформує Ukr.Media.

Одним із найяскравіших проявів цієї павутини є Великий атрактор. Близько сорока років тому вчені виявили, що наша галактика Чумацький Шлях рухається в певному напрямку із швидкістю, яку неможливо пояснити лише розширенням простору. Щось велике й потужне, непомітне на перший погляд, «тягне» до себе не лише нашу галактику, а й тисячі інших навколо. За цим стояла гравітаційна аномалія, яку назвали Великим атрактором.

Що таке Великий атрактор і чому його важко дослідити

Великий атрактор — це масивне скупчення матерії, що розташоване на відстані приблизно 150-250 мільйонів світлових років від Землі, у напрямку сузір'їв Південний Трикутник і Норма. Маса об'єкта становить близько 5 × 10¹⁶ мас Сонця, що, для порівняння, у понад сто тисяч разів перевищує масу нашої галактики — Чумацького Шляху. Втім, ці оцінки — лише приблизні, оскільки Великий атрактор лежить у так званій Зоні уникнення.

Природа Зони уникнення

Що ж таке ця зона? Диск нашої галактики містить велику кількість зірок і міжзоряного пилу, які блокують видиме світло і закривають огляд на віддалене тло неба. Таким чином, значна частина неба в напрямку Великого атрактору буквально «затьмарена», і жоден звичайний телескоп не може роздивитися, що відбувається за межами Чумацького Шляху. Саме тому структуру і точну масу Великого атрактора не вдалося визначити досі.

Проте астрономи знаходять способи зазирнути крізь цю завісу. Вони використовують радіохвилі, зокрема лінію випромінювання нейтрального водню (довжина хвилі 21 см), а також спостереження в інфрачервоному діапазоні, які не так сильно розсіюються пилом. Саме завдяки цим технологіям, а також детальному вивченню руху галактик (проєкти CosmicFlows та інші), вдалося скласти «мапу» потоків і космічної структури, попри суттєві труднощі.

Великий атрактор у мереживі космічної павутини

Наш Всесвіт не однорідний, а складається з величезних скупчень галактик, що сполучені між собою нитками темної матерії, які формують «космічну павутину». Великі порожнечі (войди) розташовані між цими структурами. Галактики та їхні групи швидше рухаються не лише завдяки гравітації скупчень, а й тому, що аналогічні порожнечі «відштовхують» їх у протилежному напрямку.

За останні кілька років астрономи отримали підтвердження, що, поряд із тяжінням Великого атрактора, Чумацький Шлях також «відштовхується» від великої космічної пустоти, відомої як Дипольний відштовхувач (Dipole Repeller) — велика область з низькою густиною матерії по інший бік галактики.

Усе це означає, що переміщення нашого галактичного оточення (і всередині нього Чумацького Шляху) — це результат взаємодії і з притягаючими масивними структурами, і з розширенням Всесвіту, і з «відштовхуванням» порожнеч.

Ієрархія надскупчень і роль темної матерії

Чумацький Шлях входить до Місцевої групи галактик, яка, у свою чергу, є частиною гігантського скупчення Ланіакея — регіону, що включає понад 100 тисяч галактик і простягається більш ніж на пів мільярда світлових років. У центрі Ланіакеї і міститься Великий атрактор, але навіть він — лише «вузол» у ще масштабнішій мережі. Наприклад, суперкластер Шеплі є ще потужнішою структурою, до якої повільно дрейфує вся Ланіакея.

Сам Великий атрактор переважно складається не стільки з видимої матерії (зоряних скупчень і галактик), скільки з темної матерії. Ця форма матерії не світиться, не поглинає і не розсіює світло, але створює гравітаційне поле, яке й об'єднує величезні маси разом у такі структури. За сучасними оцінками, близько 80% маси Великого атрактора припадає саме на темну матерію. Її присутність можна визначити лише через вплив на рух сусідніх галактик та видимий розподіл мас.

Як Великий атрактор змінює космічну динаміку

Сонце разом із Землею рухається в межах Чумацького Шляху, а вся наша галактика летить уперед із швидкістю приблизно 600 кілометрів на секунду у напрямку Великого атрактору. Але цей рух не означає, що ми обов'язково колись "зіткнемося" з ним, чи тим більше — що Всесвіт, або навіть наше надскупчення загрожені знищенню.

Гравітація утворює локальні потоки — області, де галактики гравітаційно зв'язані й можуть зближуватись. Але на ще більших масштабах домінує розширення Всесвіту, і структури віддаляються одна від одної.

Такі протистояння між гравітаційною взаємодією і дією темної енергії формують сучасний вигляд Всесвіту. Темна енергія — це особливо загадкова властивість простору, яка рівномірно заповнює його і прискорює розширення на найдовших відстанях.

Чи може Великий атрактор "злити" галактики або змінити долю Ланіакеї?

Сучасні розрахунки свідчать: хоча маса Великого атрактора й велика, ефект темної енергії на відстанях, більших від локальних скупчень, сильніший. Швидкість руху Чумацького Шляху у напрямку великого атрактора становить лише близько однієї п'ятої від тієї, яка потрібна для остаточного "падіння" на нього. Найімовірніше, глобальне розширення з часом "розтягне" навіть надскупчення на зразок Ланіакеї, і структури, подібні до Великого атрактора, втратять свій вплив.

Як вчені розкривають цю таємницю і що далі

Дослідження руху галактик, огляди неба у радіо- та інфрачервоному діапазонах, комп'ютерне моделювання потоків дозволяють по крупинці зібрати картину місцевого Всесвіту. Зокрема, програми CosmicFlows, Великий телескоп SKA, майбутні космічні місії типу Euclid та нові глибокі радіоогляди допомагають розкрити структуру та природу Великого атрактора.

Серед головних відкритих питань — точна маса атрактора, детальна карта розподілу темної матерії у його структурі, і саме те, якими будуть подальші зміни Ланіакеї та подібних їй надскупчень під дією розширення Всесвіту. Науковці шукають також інші подібні до Великого атрактору структури в космосі — ці гігантські центри тяжіння допомагають краще розуміти, як Всесвіт виглядає і змінюється впродовж мільярдів років.

Звертаючись до теми Великого атрактора, ми бачимо приклад того, як динамічний і складний є наш Всесвіт. Локальні гравітаційні потоки, космічна павутина з ниток і порожнеч, сила темної матерії та енергії — усе це формує унікальний космічний ландшафт, що навіть через століття після перших спостережень залишається сповненим загадок. Але кожен крок у дослідженні цієї загадки — ще один крок до глибшого розуміння нашого місця в величезному, динамічному космосі.