Секреты Большого взрыва: как астрономы нашли древний пузырь из галактик, который может рассказать о происхождении Вселенной

Вселенная — это удивительное и загадочное место, полное необычных и грандиозных структур. Одна из таких структур — это огромный пузырь галактик, который был недавно обнаружен астрономами. Этот пузырь имеет диаметр в 1 миллиард световых лет, что в 10 000 раз больше, чем наш Млечный Путь. Он находится от нас на расстоянии около 820 миллионов световых лет, то есть в ближайшей части Вселенной. Астрономы дали ему имя Ho'oleilana, что на гавайском языке означает «посланные шепоты пробуждения». Это имя взято из гавайского творческого пения Kumulipo, которое описывает происхождение структуры и связано с звездами и луной.

Что же такое этот пузырь и как он возник? Ученые считают, что он может быть ископаемым остатком от Большого взрыва — события, которое породило нашу Вселенную около 13,8 миллиарда лет назад. В то время Вселенная была очень горячей, плотной и почти однородной массой материи. Но в этой материи были небольшие колебания плотности, вызванные гравитацией и излучением. Эти колебания создавали звуковые волны, называемые барионными акустическими осцилляциями (БАО).

БАО — это периодические плотности газа и темной материи, которые распространялись по Вселенной в виде сферических оболочек. Они были подобны звуковым волнам, которые создаются, когда камень падает в воду. БАО оставили следы на космическом микроволновом фоне (КМФ) — реликтовом излучении от Большого взрыва, которое заполняет всю Вселенную. Изучая КМФ, астрономы могут измерить размер и частоту БАО и получить информацию о свойствах Вселенной, таких как ее возраст, геометрия и состав.

Но БАО не только повлияли на КМФ, но и на распределение галактик в Вселенной. Галактики образовались в местах, где была большая плотность материи, а значит, и большая гравитация. БАО создавали такие места, формируя сферические оболочки с повышенной плотностью на своих краях. Галактики, которые образовались в этих оболочках, сохранили расстояние между собой, равное размеру БАО. Это расстояние называется характерной шкалой БАО и составляет около 500 миллионов световых лет.

Пузырь Ho'oleilana — это пример такой сферической оболочки с галактиками на ее краях. Он был обнаружен с помощью спектроскопического обзора SDSS-IV MaNGA, который измерял скорости и химический состав звезд в более чем 10 000 галактиках. Анализ данных показал, что галактики внутри пузыря движутся медленнее, чем галактики на его периферии. Это свидетельствует о том, что пузырь является динамически стабильной структурой, которая не разрушается под действием гравитации или других сил. Также было обнаружено, что галактики внутри пузыря имеют более низкую металличность (долю элементов тяжелее гелия), чем галактики на его краях. Это указывает на то, что пузырь является древней структурой, которая формировалась на ранних этапах эволюции Вселенной, когда звездообразование было менее интенсивным и производило менее тяжелые элементы.

Пузырь Ho'oleilana — это уникальный объект для изучения прошлого Вселенной. Он может дать нам ценную информацию о том, как БАО влияли на формирование галактик и какие физические процессы происходили в них. Он также может помочь нам проверить наши теории о природе темной материи и темной энергии, которые определяют судьбу Вселенной. Пузырь Ho'oleilana — это своеобразный фоссил от Большого взрыва, который хранит в себе секреты нашего происхождения и будущего.

Как астрономы измеряют расстояние до галактик в пузыре Ho'oleilana?

Астрономы используют метод, называемый красным смещением, который основан на том, что свет от удаленных галактик смещается к красной части спектра из-за расширения Вселенной. Чем больше красное смещение, тем дальше галактика. Астрономы могут измерить красное смещение, анализируя спектры света от галактик. Спектры содержат характерные линии, которые соответствуют определенным элементам. Сравнивая положение этих линий с их известными значениями в лаборатории, астрономы могут определить, насколько сильно свет от галактики смещен. Зная красное смещение и скорость расширения Вселенной, астрономы могут вычислить расстояние до галактики.

Почему пузырь Ho'oleilana называется ископаемым остатком от Большого взрыва?

Пузырь Ho'oleilana называется ископаемым остатком от Большого взрыва, потому что он сохраняет информацию о состоянии Вселенной в первые миллионы лет после ее рождения. Пузырь является следствием барионных акустических осцилляций (БАО), которые были звуковыми волнами, возникающими в горячей и плотной материи Вселенной. БАО оставили отпечатки на космическом микроволновом фоне (КМФ) и на распределении галактик в Вселенной. Изучая пузырь, астрономы могут измерить размер и частоту БАО и получить информацию о свойствах Вселенной, таких как ее возраст, геометрия и состав.

Как пузырь Ho'oleilana может помочь нам понять темную материю и темную энергию?

Темная материя и темная энергия — это два загадочных компонента Вселенной, которые составляют около 95% ее массы и энергии. Темная материя — это неизвестная форма материи, которая не излучает и не отражает свет, но оказывает гравитационное воздействие на обычную материю. Темная энергия — это неизвестная форма энергии, которая вызывает ускорение расширения Вселенной. Пузырь Ho'oleilana может помочь нам понять темную материю и темную энергию, потому что он зависит от их влияния. Темная материя определяет скорость звука в первичной материи Вселенной и влияет на формирование БАО. Темная энергия определяет скорость расширения Вселенной и влияет на размер характерной шкалы БАО. Сравнивая наблюдаемые параметры пузыря с теоретическими моделями, астрономы могут проверить наши теории о природе темной материи и темной энергии.

Источник: https://www.space.com/billion-light-year-wide-galaxy-bubble-big-bang