Pustynia Woźnicy: struktura i kosmologia pustyń

Pustka w Wolarzu: największa kosmiczna próżnia i jej rola w kosmologii

Kosmiczne pustki to rozległe obszary Wszechświata o minimalnej gęstości galaktyk, rozciągające się na setki milionów lat świetlnych. Ich odkrycie w 1978 roku niezależnie dokonali Stephen Gregory i Laird Thompson w USA oraz Jaan Einasto z kolegami w ZSRR. Pustki tworzą kosmiczną sieć — strukturę galaktycznych włókien i ścian oddzielonych próżniami. Pustki rozszerzają się szybciej niż reszta Wszechświata, wypychając materię na peryferie i formując struktury.

Gęstość galaktyk w pustkach jest o rzędy wielkości niższa niż w siêuagregatach, takich jak Laniakea (ponad 100 000 galaktyk). Dynamika pustek wiąże się z mikrofalowym promieniowaniem tła: zimne plamy na jego mapie odpowiadają pustkom, gdzie fluktuacje gęstości określiły wczesną ewolucję materii.

Pustka w Wolarzu: parametry i cechy

Pustkę w Wolarzu (znaną też jako Wielka Nic) odkrył w 1981 roku Robert Kirshner z Uniwersytetu Harvarda. Znajduje się 700 mln lat świetlnych od Ziemi, średnica — 250 mln lat świetlnych (0,27% obserwowalnego Wszechświata). Początkowo zidentyfikowano 7 galaktyk, w 1995 roku — 27, obecnie — do 60.

Rozrzedzenie jest tak duże, że gdyby Droga Mleczna była w centrum, sąsiednie galaktyki zauważono by nie wcześniej niż w latach 60. XX wieku. Pustka składa się z zwykłej, słabo świecącej materii, a nie ciemnej, co pozwala badać jej zachowanie w warunkach słabej grawitacji.

Kluczowe cechy:

• Średnica: ~250 Mpc (megaparseków).
• Odległość: ~700 Mpc.
• Galaktyk: 60+.
• Gęstość: <1% średniej w Wszechświecie.

Znaczenie naukowe pustek

Pustki to idealne laboratorium do badań ciemnej energii, ciemnej materii i niejednorodności Wszechświata. Oto główne kierunki:

• Dynamika galaktyczna: modelowanie ruchów galaktyk i skupisk w pustkach, formowanie włókien i ścian.
• Rozszerzanie: pustki rozszerzają się szybciej, co testuje hipotezy niejednorodnej kosmologii jako alternatywy dla ciemnej energii.
• Efekty kwantowe: słaba grawitacja sprzyja poszukiwaniu efektu Casimira i fałszywej próżni.
• Brakująca materia: poszukiwanie ciemnej i egzotycznej materii w rozrzedzonych warunkach.
• Ewolucja galaktyk: galaktyki w pustkach są mniejsze, bogatsze w gaz, z niebieskim przesunięciem spektralnym.
• Kosmiczna sieć: analiza powiązań włókien i ryzyka rozpadu struktur przy rozszerzaniu.

Te aspekty opisuje kosmologia tła, powiązana z CMB (mikrofalowym promieniowaniem tła).

Galaktyki w Pustce Wolarza

Mimo próżni, pustka zawiera zauważalne obiekty. Markarian 845 — najjaśniejsza (m=14,8), spiralna, widziana krawędzią, z jasnym jądrem, długość ~1 minuta kątowa.

Inne przykłady:

• CG 692: m=15,2, zdeformowany spiralny ramion, jasny bulge, długość 0,7 min. kąt.
• CG 538: kompaktowa, m=15,3, eliptyczny dysk, średnica 0,5 min. kąt., podobna do gwiazdy.
• I Zwicky 81: dyskowa, jasny centralny region.
• MCG+01-02-015: spiralna z poprzeczką, najbliższa galaktyka w 100 Mpc.

Te galaktyki wykazują nietypową ewolucję z powodu izolacji.

Pustki w kontekście multiwersum

Superpustka w Eridanusie (6–10 mld lat świetlnych) widoczna jako zimna anomalia w CMB. Hipotezy:

• Pustki przyspieszają rozszerzanie dzięki dominacji ciemnej energii.
• Zderzenia z bąblami multiwersum (Markus Chown, 2007): wyciek energii tworzy pustki.
• Gąbczasty Wszechświat (James Trefil): pustki zapewniają stabilność rozkładu materii.

Spekulacje o sztucznym pochodzeniu (cywilizacja III typu) odrzucane: pustki to naturalne struktury.

Co najważniejsze

• Pustka w Wolarzu — największa znana, klucz do badań ciemnej energii i materii.
• Galaktyki w pustkach ewoluują inaczej: mniejsze, gazowe, niebieskie spektra.
• Powiązanie z CMB potwierdza rolę pustek we wczesnym Wszechświecie.
• Hipotezy multiwersum używają pustek jako dowodów zderzeń.
• Rozszerzanie pustek testuje jednorodność praw kosmologicznych.

— Editorial Team