Масштабніше, ніж сама Ланіакея: яка найбільша структура у Всесвіті

Яка структура у Всесвіті є найбільшою?

Міжнародна група астрономів під керівництвом Інституту позаземної фізики Макса Планка та Інституту фізики Макса Планка з'ясувала, що наймасштабнішою структурою, котру коли-небудь вдавалося достовірно охарактеризувати, є "Кіпу" (Quipu). Вона простягається приблизно на 1,4 мільярда світлових років, що еквівалентно 428 мегапарсекам, пише 24 Канал.

Об'єкт складається з 68 скупчень галактик, пов'язаних між собою гравітацією, але при цьому складається переважно з темної матерії – невидимої субстанції, присутність якої фіксують лише за її впливом на рух видимих тіл.

Якщо поглянути на розподіл скупчень галактик у небі в сферичній оболонці на відстані від 416 – 826 мільйонів світлових років, ви відразу помітите величезну структуру, яка простягається від високих північних широт майже до південного краю неба,
– прокоментував Ганс Берінгер, керівник проєкту, в рамках якого відкрили цей об'єкт.

За оцінками вчених, загальна маса Кіпу сягає неймовірних 2,4х10¹⁷ мас Сонця. Це робить її більшою за знамениту Велику стіну Слоуна, довжина якої становить близько 1,1 мільярда світлових років.

Ви могли помітити помилку: пояснюємо, чому це не так

Якщо ви цікавитеся космосом, то могли помітити, що автори цього відкриття називають Кіпу найбільшою структурою, хоча, як відомо, існує так звана Велика Стіна Геркулес — Північна Корона, розміри якої оцінюють приблизно у 10 мільярдів світлових років. Деякі нові дослідження навіть припускають, що вона може бути ще більшою – до 15 мільярдів світлових років, пояснює 24 Канал. Це значно більше, ніж 1,4 мільярда світлових років у Кіпу. Ба більше, існують також структури, розміри яких становлять від 2 до 5,6 мільярда років.

У чому ж тут суть? У тому, що Велика Стіна Геркулес — Північна Корона досі є предметом суперечок. Наразі ми не маємо достатніх доказів для того, щоб упевнено стверджувати, що цей об'єкт є однорідним утворенням, а не кількома різними, а докази його існування постійно переглядаються.

Наразі теорія свідчить, що Велика Стіна Геркулес-Північна Корона – це колосальна галактична "стіна" або філамент. Для розуміння її розмірів варто зазначити, що світло від Сонця до Землі летить близько 8 хвилин, а світло через цю структуру летіло б щонайменше 10 мільярдів років.

Проте важливо розуміти, що це не "стіна" у буквальному сенсі. Це область підвищеної концентрації галактик, квазарів і матерії. Всесвіт нагадує тривимірну павутину: галактики збираються у нитки й вузли, а між ними розташовані гігантські порожнечі – войди.

Тим часом Кіпу – це підтверджений об'єкт, характеристики якого узгоджуються зі спостереженнями. Ми маємо точні докази, які дозволяють нам говорити, що це найбільша структура, яку коли-небудь вдавалося достовірно охарактеризувати.

Повертаємось до теми Кіпу

Ключем до відкриття Кіпу стали дані німецького рентгенівського супутника ROSAT, запущеного ще у 1990 році. Саме він вперше провів повний огляд неба в рентгенівському діапазоні, де випромінює гарячий газ, що заповнює простір між галактиками у великих скупченнях.

Каталог був створений за допомогою рентгенівського супутника ROSAT, побудованого Інститутом позаземної фізики Макса Планка. У 1990 році супутник вперше картографував усе небо за допомогою рентгенівського телескопа високої роздільної здатності,
– зазначив керівник проєкту ROSAT Йоахім Трюмпер.

Протягом десятиліть дослідники вдосконалювали ці дані, вимірюючи відстані та створюючи тривимірну карту розподілу матерії, результатом чого стало оприлюднення результатів дослідження на сервері препринтів arXiv.

Чому така назва?

Надструктура отримала своє ім'я на честь вузликового письма інків – кіпу. Давні мешканці Анд використовували нитки з вузлами для ведення записів та передачі повідомлень. Форма виявленого об'єкта, що нагадує довге волокно з бічними пасмами, ідеально відповідає цьому образу.

Кіпу інків з музею Ларко в Лімі / Фото Claus Ableiter

Крім того, більшість вимірювань відстаней до галактичних скупчень проводилася в Європейській південній обсерваторії (ESO) в Чилі, що створює символічний зв'язок між космосом та людською історією.

Вчені також показали розподіл скупчень на спеціальній схемі. Кольорове кодування показує розподіл галактик, а чорні крапки – скупчень галактик у сферичній оболонці радіусом від 416 до 826 мільйонів світлових років, що оточує нас. Цифри позначають п'ять надструктур: 1 – Кіпу, 2 – Шеплі, 3 – Серпенс-Північна Корона та Геркулес (перекриваються на небі), 4 – Скульптор-Пегас. Область, обмежена білими лініями, знаходиться в тіні диска Чумацького Шляху.

Так виглядає карта навколишнього Всесвіту зі скупченнями галактик / Зображення MPE

Навіщо нам потрібно це знати?

Виявлення таких гігантських структур має критичне значення для сучасної космології. Вчені з'ясували, що ці утворення містять близько 45% усіх галактичних скупчень, 30% галактик і 25% усієї матерії, займаючи при цьому лише 13% об'єму Всесвіту. Вони впливають на фундаментальні вимірювання, зокрема на визначення сталої Габбла, яка вказує на швидкість розширення Всесвіту. Потоки матерії, що рухаються до таких масивних центрів тяжіння, можуть викривляти результати спостережень на кілька відсотків.

Навіть якщо це лише корекція на кілька відсотків, вони стають дедалі важливішими зі збільшенням точності космологічних спостережень,
– підкреслила науковиця Гаюнг Чон з Інституту фізики Макса Планка.

Крім Кіпу, дослідники виділили ще чотири значні надструктури: компактне та масивне скупчення Шеплі, Серпенс-Північна Корона, Геркулес та Скульптор-Пегас. Скупчення Шеплі вважається одним із головних "аттракторів", гравітація якого впливає на рух Місцевої групи галактик, до якої входить і наш Чумацький Шлях.

Окрему увагу науковці приділили ефекту інтегрованого Сакса-Вольфа – зміні температури реліктового випромінювання (мікрохвильового фону) при проходженні світла крізь змінні гравітаційні поля масивних структур. Аналіз даних супутника Planck показав наявність очікуваного сигналу від цих надструктур, хоча його статистична значущість наразі залишається низькою. Проте ідентифікація таких об'єктів, як Кіпу, дозволяє не лише тестувати стандартну космологічну модель Lambda-CDM, а й досліджувати, як оточення впливає на еволюцію галактик у масштабах мільярдів років.