Когда астрономы говорят о расширении Вселенной, обычно вспоминают закон Хаббла: галактики удаляются друг от друга, и чем дальше объект, тем быстрее он "убегает". Однако рядом с нами есть заметное исключение — галактика Андромеда движется не прочь, а к Млечному Пути. Это давно выглядело странно, ведь окружающие нас крупные галактики в целом ведут себя так, словно притяжения поблизости почти не существует. Вопрос о том, почему ближайшие соседи разлетаются, не реагируя на массу Местной группы, десятилетиями оставался без ясного ответа. Об этом сообщает дзен-канал Men Today.
Местная группа — это скопление галактик, куда входят Млечный Путь, Андромеда и десятки меньших объектов. Суммарная масса этой структуры огромна, поэтому логично ожидать, что она будет заметно притягивать окружающие галактики. По идее, ближайшие системы должны были бы тормозиться и частично смещаться в нашу сторону.
Но наблюдения показывают другое: почти все крупные соседи, кроме Андромеды, продолжают удаляться, словно подчиняясь общему расширению Вселенной. Это выглядело как парадокс — будто бы гравитация Местной группы не играет той роли, которую ей приписывают расчёты.
Подобные загадки часто появляются, когда учёные пытаются понять распределение массы в космосе. Иногда ключ оказывается в явлениях, которые нельзя увидеть напрямую, как это происходит и при анализе редких объектов вроде раннехристианской гробницы с фресками, где выводы строятся по косвенным признакам.
Международная группа исследователей под руководством специалистов Гронингенского университета в Нидерландах решила проверить, как именно может быть устроено ближайшее окружение Млечного Пути. Для этого астрономы провели компьютерное моделирование, создав цифровую реконструкцию Местной группы.
В расчёты вошли параметры ранней Вселенной, которые известны по наблюдениям реликтового излучения. Затем модель проследила эволюцию структуры до современного состояния, учитывая массу, положение и скорость Млечного Пути, Андромеды и ещё 31 галактики за пределами группы.
Результат оказался неожиданным: темная материя, составляющая значительную часть массы Вселенной, распределена вокруг Местной группы не хаотично. Вместо этого она формирует гигантскую плоскую структуру, растянутую на десятки миллионов световых лет. По обе стороны от этой плоскости располагаются пустоты — войды, где почти нет галактик.
Ученые пришли к выводу, что именно такая геометрия массы объясняет странное поведение соседних галактик. Если галактика находится внутри этой плоскости, притяжение Местной группы частично компенсируется массой материи, расположенной дальше, но в том же направлении. Получается своеобразный баланс сил, и галактики продолжают двигаться так, как будто подчиняются расширению пространства.
А вот в войдах ситуация другая: там почти нет галактик, которые могли бы демонстрировать ожидаемое движение в сторону Млечного Пути. Поэтому наблюдатель просто не видит объектов, которые могли бы нарушить общую картину.
"Мы проанализировали все возможные конфигурации ранней Вселенной, которые могли бы привести к формированию Местной группы. Замечательно, что теперь у нас есть модель, которая согласуется и с современной космологией, и с динамикой нашего локального окружения", — говорит автор работы Эвауд Вемпе.
Исследование не просто решает старую загадку. Оно показывает, насколько сильно крупномасштабная структура темной материи влияет на движение галактик даже в ближайших окрестностях. Это подтверждает идею о том, что Вселенная устроена не случайно, а напоминает сеть из плотных "стен" и пустых областей.
Кроме того, работа подчёркивает, что наблюдения за движением галактик могут использоваться как инструмент для восстановления невидимого распределения массы. Это важно для построения точных моделей, которые объясняют эволюцию Вселенной на разных масштабах.
Подобные методы всё чаще применяются и в других направлениях астрофизики — например, когда учёные пытаются понять природу частиц, изучая проекты вроде нейтринного телескопа на Байкале.
"Я рада видеть, что, опираясь исключительно на движения галактик, мы можем определить распределение массы, которое соответствует расположению галактик внутри и сразу за пределами Местной группы", — подчеркивает профессор Амина Хелми.