Благодаря современному транспорту и глобальным коммуникациям наша планета уже давно не кажется нам большой, а за последние десятилетия и размеры Солнечной системы перестали смущать человечество, привыкшее к полетам автоматических межпланетных станций. Пространство, охватываемое нашей Галактикой, воспринимается сознанием уже гораздо труднее. Если бы мы имели возможность увидеть ее целиком, со стороны, то и не различили бы крохотного, микроскопического Солнца.
Ну, а как осознать размеры объекта, в пределах которого отдельная галактика будет казаться мельчайшей пылинкой? Ярким примером такого гигантского образования космологического масштаба является так называемая Великая стена Слоуна – один из крупнейших известных на сегодняшний день комплексов, сформированных галактическими сверхскоплениями.
Структурная иерархия Вселенной
Начинать рассмотрение структурных уровней Вселенной целесообразнее всего с галактик – достаточно крупных, массивных систем. Именно с масштаба галактик начинает проявлять себя такой важнейший космологический фактор, как темное (небарионное) вещество.
Галактики, как правило, объединяются в группы и скопления – устойчивые, гравитационно связанные системы с размерами порядка 107 световых лет. Скопления могут содержать до сотен элементов, но структурируются обычно одной или несколькими гигантскими галактиками.
Следующий уровень – это сверхскопления, диаметры которых на порядок больше. Ранее считалось, что они совершенно не связаны гравитационно, и их компоненты подчиняются только космологическому расширению Вселенной. Однако внутри сверхскоплений обнаружены течения, направленные к областям повышенной концентрации массы, – аттракторам.
И, наконец, высший уровень – галактические филаменты: волокна, нити, стены. Это объединения сверхскоплений, и, несмотря на участие последних в хаббловском потоке, в пределах нитей и стен тоже явно существуют локальные центры масс и внутреннее движение. В число таких ассоциаций входит и Великая стена Слоуна. На фото вверху – ее восточный участок.
Но видимое, барионное вещество не может служить основой крупномасштабной структуры – его слишком мало. Распределение галактик по скоплениям, сверхскоплениям, нитям и стенам всего лишь отражает «каркас», созданный потоками и узлами концентрации темного, невидимого вещества.
Открытие
В 2003 году астрономы из Принстона Дж. Р. Готт и М. Юрич с коллегами, изучавшие данные Слоуновского цифрового обзора неба (SDSS), объявили об открытии чрезвычайно масштабного галактического комплекса – стены, в составе которой наличествуют несколько гигантских сверхскоплений. Структура получила имя в честь основателя фонда, из средств которого финансировался проект. Иногда ее также называют Великой стеной SDSS.
Новооткрытый объект сразу же стал рекордсменом по протяженности. Приблизительные оценки дают величину в несколько десятков тысяч галактик Великой стены Слоуна. Фото, представленное внизу, позволяет сравнить ее (прямоугольник 2) с другими крупными образованиями в пределах полутора миллиардов световых лет: сверхскоплениями Шепли (1), Часов – Сетки (3) и Рыб – Кита (4).
И сейчас, после открытия более крупных структур, она остается одним из величайших феноменов Вселенной.
Основные характеристики
Стена представляет собой вытянутое образование сложной конфигурации с поперечным сечением, близким по форме к эллипсу, сильно сплюснутому по малой оси. Она протянулась на 1,38 миллиарда световых лет через области созвездий Ворона, Гидры и Центавра. От нас ее отделяет среднее расстояние чуть более миллиарда световых лет.
Карта, приведенная ниже, демонстрирует протяженность Великой стены Слоуна по сравнению с другой подобной структурой, расположенной ближе к нам – Великой Северной, или стеной CfA, которая была первым открытым галактическим волокном. Они различаются в длину почти в 3 раза.
Может показаться, что такой гигантский комплекс, простирающийся на значительную часть неба, изучать довольно просто. Конечно, это не так. Любая область неба заполнена источниками излучения, удаленными на различные расстояния, и большинство из них нужно исключить. Выборка галактик для интересующей нас стены – это объекты с красными смещениями в интервале от 0,04 до 0,12.
Особенности строения
Структуру Стены исследуют по пространственному распределению ее элементов, типам галактик, населяющих скопления и сверхскопления в ее составе, по спектрам этих галактик, отражающим их возраст, особенности движения и прочие характеристики.
В настоящее время лучше всего изучены два сверхскопления галактик Великой стены Слоуна: SCl 111 и SCl 136 (крупнейшее). Известно, что они существенно отличаются друг от друга по строению, форме, плотности, а также по типам и динамике галактик. Это явно свидетельствует о различном происхождении и путях развития сверхскоплений. Более мелкие сверхскопления тоже имеют заметные несходства.
Возможно, столь четкая дифференциация компонентов гигантской стены отражает случайность их совместного нахождения, и Великая стена SDSS вовсе не является единым, связным образованием.
Конфликт с теорией
С огромным размером Великой стены Слоуна и еще более масштабных объектов, открытых не так давно, связана важная проблема. Дело в том, что существование настолько протяженных структур вступает в противоречие с космологическим принципом. Согласно этому принципу, Вселенная на масштабах свыше 250–300 миллионов световых лет должна проявлять однородное и изотропное распределение материи. Хорошим доказательством его служит высокая степень изотропии реликтового излучения.
Пока неясно, как будет решена эта задача. Вполне возможно, что она разрешима в рамках современной космологической модели, успешно объясняющей большинство наблюдаемых свойств нашей Вселенной в их взаимосвязи. Космология – активно развивающаяся наука, успех которой связан, с одной стороны, с новейшими методами наблюдений и обработки данных, и, с другой, – с передним краем теоретической физики. Дальнейшие исследования, несомненно, прояснят вопрос, поставленный перед ней Великой стеной Слоуна и подобными ей феноменами, но и, конечно же, выдвинут новые, не менее интригующие.
