579
Уявіть собі найпорожніше місце у Всесвіті — гігантську ділянку космосу, де світлу потрібно десятки мільйонів років, щоб її перетнути. Здається, там не може бути нічого, окрім темряви. Але нове дослідження в межах огляду Calar Alto Void Integral field Treasury surveY (CAVITY) показує: навіть у цих космічних «пустелях» галактики все одно знаходять спосіб зібратися в невеликі компанії.
Що відомо коротко
- Досліджувалися галактики у космічних порожнечах, використовуючи огляд CAVITY та дані про їхній червоний зсув до 0,08.
- За допомогою алгоритму «друзі друзів» виявлено 1367 гравітаційно зв’язаних груп, що містять 3040 галактик.
- Окремо зафіксовано 14672 самотні галактики без близьких сусідів у порожнечах.
- 59% галактик у порожнечах виявилися одиночками, тоді як у контрольній вибірці 60% галактик входять до груп.
- Найщільніші групи в порожнечах містять максимум шість галактик і мають «молодий», динамічно незрілий характер.
Як виглядають космічні порожнечі насправді
Космічні порожнечі — це не просто «дірки» у Всесвіті, а гігантські області, де матерії значно менше, ніж у середньому. Якщо уявити Всесвіт як тривимірну павутину, то галактики, скупчення й нитки темної матерії утворюють її «волокна», а порожнечі — це великі отвори між ними.
За сучасними моделями, під дією гравітації матерія повільно стікає з цих порожніх зон до стінок і філаментів, які їх оточують. Тому void-області вважаються своєрідними «космічними пустелями», де майже все вже витекло назовні. Але, як і в земних пустелях, вони ніколи не бувають абсолютно порожніми — там усе ж залишаються «острівці життя», тобто поодинокі галактики.
Одна з таких — спіральна галактика MCG+01-02-015, яку називають «найсамотнішою». На знімках вона виглядає оточеною сусідами, але це лише оптична ілюзія: більшість об’єктів у полі зору розташовані зовсім на інших відстанях.
Як астрономи «з’єднують» галактики в групи
Щоб зрозуміти, як галактики в порожнечах організовуються між собою, команда застосувала алгоритм «друзі друзів». Він працює майже як дитяча гра «з’єднай зірки в сузір’я». Якщо дві галактики розташовані достатньо близько одна до одної і рухаються подібним чином, їх вважають «друзями» і з’єднують у пару.
Далі до цієї пари додаються нові «друзі», які відповідають тим самим критеріям — і так утворюється ланцюжок, а з нього вже група. Запустивши цей алгоритм на вибірці void-галактик із червоним зсувом до 0,08 (тобто відносно близьких за космічними мірками), дослідники змогли побачити, де саме в порожнечах гравітація все ж зводить галактики разом.
Результат виявився подвійно показовим. З одного боку, алгоритм знайшов 1367 зв’язаних груп із загалом 3040 галактик. З іншого — у вибірці виявилося 14672 галактики, які взагалі не мали близьких сусідів. Тобто більшість мешканців порожнеч живуть у повній ізоляції.
Чим відрізняються групи в порожнечах від «звичайних»
Щоб зрозуміти, наскільки незвичні ці групи, команда порівняла їх із контрольним зразком галактик, що розташовані поза порожнечами й поза дуже щільними скупченнями. Контраст виявився разючим: у порожнечах 59% галактик — самотні, тоді як у контрольній вибірці 60% галактик входять до груп.
Тобто порожнечі справді «не люблять компаній»: там набагато важче знайти сусіда, з яким можна утворити стійку гравітаційну спільноту. А ті групи, що все ж виникають, виглядають зовсім не так, як у більш щільних регіонах Всесвіту.
Дослідники оцінили, наскільки ці групи компактні й «зрілі», за кількома параметрами: розмір області, яку вони займають, швидкості руху галактик одна відносно одної та часу, за який галактика перетне всю групу. Виявилося, що навіть найщільніші void-групи містять максимум шість галактик — це дуже скромно порівняно з багатими скупченнями й філаментами в інших частинах космічної павутини.
Ще цікавіше, що ці групи виглядають «молодими» з динамічної точки зору. Вони ще не встигли перетворитися на добре перемішані, гравітаційно врівноважені системи, які ми бачимо в зрілих скупченнях. Це радше тимчасові, розріджені компанії, ніж стабільні космічні «міста».
І несподіваний штрих: те, наскільки «багатою» є група (скільки в ній галактик), майже не залежить від того, наскільки глибокою чи «порожньою» є навколишня void-область. Глибока порожнеча може так само легко містити групу, як і відносно неглибока. Це суперечить інтуїції: ми могли б очікувати, що в найпорожніших місцях групам буде найважче сформуватися.
Що це говорить про еволюцію Всесвіту
З цього дослідження вимальовується новий образ космічних порожнеч. Вони не є рівномірно порожніми «дірками», а радше тихими регіонами, де гравітація все ще намагається, хоч і дуже м’яко, стягнути галактики докупи. Там формуються не великі, зрілі скупчення, а розріджені, ранні за стадією розвитку групи.
Такі структури можна порівняти з невеликими селами на околицях великого міста. У центрі — густонаселені райони, де «жителі» (галактики) тісно притиснуті одне до одного. На периферії — поодинокі будинки й невеликі громади, які ще тільки формуються. Порожнечі — це саме такі космічні околиці.
У міру того як огляди на кшталт CAVITY заглядають дедалі глибше в ці тихі куточки Всесвіту, вони показують, що навіть там, де, здавалося б, панує абсолютна самотність, все одно є місця, де галактики збираються разом. Це допомагає краще зрозуміти, як працює гравітація на великих масштабах і як формується космічна павутина з темної матерії та галактик.
FAQ
Ці групи в порожнечах стабільні чи тимчасові?
За динамічними характеристиками вони виглядають «молодими» і ще не повністю врівноваженими. Це означає, що їхня структура може суттєво змінюватися з часом, і частина таких груп може або розпастися, або перетворитися на більш компактні системи.
Чому порожнечі взагалі містять галактики, якщо матерія з них «витікає»?
Гравітація не працює миттєво: процес перетікання матерії з void-областей до філаментів і стінок триває мільярди років. Частина галактик залишається в порожнечах достатньо довго, щоб утворити тимчасові групи, перш ніж їхні орбіти зміняться настільки, що вони покинуть ці регіони.
Чим void-групи відрізняються від груп у щільних регіонах?
Вони значно менш населені, більш розріджені й динамічно «молоді». У щільних регіонах групи та скупчення часто вже добре перемішані й гравітаційно стабільні, тоді як у порожнечах галак
Астрономи знайшли групи галактик у найпорожніших void-областях з’явилася спочатку на Цікавості.
