Во Вселенной обнаружена гигантская пустотная дыра — примерно миллиард световых лет в поперечнике. В ней не удается найти совсем ничего: ни обычной, ни темной материи.

Считается, что на больших масштабах Вселенная содержит большие пустоты, не содержащие никакой материи. Однако все такие пустоты все же намного меньше этой: «королева пустот» превышает все, что можно было ожидать, исходя и из предыдущих наблюдений, и из результатов компьютерного моделирования. «До сих пор не удавалось фиксировать пустоты такой величины, да и вообще никто не ожидал, что будет найдена «дыра» такой величины, — говорит профессор Лоуренс Рудник (Lawrence Rudnick), чья группа сообщила на днях об открытии.

В своей работе астрономы использовали данные проекта NRAO VLA Sky Survey, который обрабатывал снимки, полученные большим радиотелескопом Very Large Array. Изучая их, они и обратили внимание на область неба в созвездии Эридан, к юго-западу от Ориона. Этот странный регион заинтересовал астрономов еще несколько лет назад, при рассмотрении карты распределения реликтового микроволнового излучения. Карта была построена на основе данных, собранных спутником WMAP, запущенным в 2001 г.

Реликтовое излучение (кстати, за его исследования в прошлом году была присуждена Нобелевская премия — мы писали об этом в заметке «Нобелевская рябь») — электромагнитные волны, приходящие со всех сторон неба с примерно одинаковой интенсивностью. Их спектр характерен для излучения абсолютно черного тела (т.е. такого тела, излучение которого зависит только от его температуры) при температуре около 2,7 градусов выше абсолютного нуля.

В рамках современных космогонических представлений считается, что это излучение возникло на очень раннем этапе развития Вселенной, когда в ней начали появляться устойчивые атомы, и неоднородности в этом фоне связывают с объектами, возникшими уже через сотни тысяч лет после Большого Взрыва. На карте этих неоднородностей и была обнаружена в районе созвездия Эридан «холодная» область, на несколько миллионных долей градуса холоднее общего фона. Такое «холодное пятно» может свидетельствовать об особенностях структуры очень молодой Вселенной, либо вызываться неизвестным объектом, лежащим на пути. Находка группы Рудника проливает свет на эту дилемму: понижение температуры вызвано огромной пустотой, лежащей где-то в 6−10 млрд. световых лет от нас.

Каким же образом отсутствие материи в пустотной области вызывает понижение температуры реликтового излучения? Дело в том, что по современным представлениям, темная энергия сегодня превалирует во Вселенной — однако это произошло сравнительно недавно, когда она уже набрала примерно ¾ сегодняшних размеров. Темная энергия противодействует гравитации, то есть ускоряет расширение Вселенной, и благодаря ей фотоны, путешествующие через огромное пустое пространство, несут меньше энергии, чем те, что пролетают через области с нормальным распределением материи.

Гравитационные возмущения крупных скоплений материи вызывают смещение длины волны фотонов, сначала, при «падении» в гравитационный колодец — в коротковолновую область (голубое смещение), а затем, по мере «выкарабкивания» — в длинноволновую (красное смещение). В стационарной Вселенной эти смещения полностью компенсируют друг друга, однако в нашей ускоренно расширяющейся этого не происходит, и смещение в спектре при прохождении многих гравитационных колодцев накапливается — это явление носит название интегрального эффекта Сакса-Вольфа. При «падении» в такой колодец в присутствии темной энергии фотоны приобретают немного больше энергии, чем теряют при «выкарабкивании», и прибывают к нам немного более «разогретыми», чем фотоны несущиеся через большой пустотный регион.

Ускоряющееся расширение Вселенной и темная энергия — открытия, сделанные сравнительно недавно. Физические свойства темной энергии остаются неизвестными, хотя она считается основной формой энергии в современной Вселенной. Как, кстати, и темная материя — весьма загадочная субстанция, о существовании которой лишь недавно были получены достоверные свидетельства. Читайте об этом: «Притягательное доказательство».

По публикации PhysOrg.Com