Choć brzmi to niczym zapowiedź mało ambitnego filmu S-F, tak właśnie to wygląda: poza granicami Galaktyki znajduje się wielka struktura, która odpycha nas z ogromną siłą. Nie wiemy dokładnie, co w niej jest i nie wiemy, jak długo ona sama tam jest.
Omawiane zjawisko jest całkowicie realne. Nie trzeba się jednak przejmować, to po prostu konsekwencja procesu tworzenia się wielkich kosmicznych struktur, który zachodzi we Wszechświecie od około 13,8 miliarda lat. Omawiana struktura znana jest nauce jako odpychacz dipolowy (ang. Dipole Repeller).
Jak wiemy, poza Drogą Mleczną jest sporo innych galaktyk. W odległości 2,5 miliona lat świetlnych od nas znajduje się na przykład Galaktyka Andromedy (M31), którą większość z nas, mieszkańców półkuli północnej dobrze zna. W naszym kosmicznym sąsiedztwie jest też nieco mniej znana Galaktyka Trójkąta (M33). Droga Mleczna i te dwie duże galaktyki oraz kilkadziesiąt znacznie mniejszych galaktyk karłowatych razem tworzą Grupę Lokalną galaktyk, która jest strukturą o rozmiarach kilku milionów lat świetlnych.
Najbliżej Grupy Lokalnej znajduje się z kolei Gromada galaktyk w Pannie, masywna kula złożona z ponad tysiąca galaktyk położona w odległości 60 milionów lat świetlnych stąd. Nasza Grupa Lokalna i inne grupy rezydujące w tym samym skrawku przestrzeni kosmicznej nie są jednak częścią Gromady w Pannie, lecz należą do jeszcze większej struktury zwanej Supergromadą w Pannie (lub Supergromadą Lokalną).
Tutaj sprawa robi się już nieco skomplikowana. Gromady i grupy galaktyk mają dość wyraźne i zrozumiałe definicje: są tworami związanymi grawitacyjnie. Supergromady jednak nimi już nie są; to po prostu zbiory galaktyk, które są większe niż gromady, ale znacznie mniejsze niż cały obserwowalny Wszechświat. Przy czym różni kosmologowie mogą stosować różne definicje pojęcia supergromad, uzyskując różne formalne podziały przestrzeni kosmicznej pełnej galaktyk. To trochę tak, jakby w spisie ludności próbować zdefiniować obszar miejski: mamy oczywiście granice miast, ale co z ludźmi mieszkającymi w pobliżu dużego miasta? Gdzie dokładnie kończy się taki obszar?
Mimo istnienia tych różnych definicji możemy nakreślić już ogólny zarys naszego kosmicznego położenia. Supergromada w Pannie wydaje się być tylko jedną z odnóg jeszcze większej supergromady o nazwie Laniakea. Inne supergromady otaczają Laniakeę i łączą się z nią. To na przykład supergromada Shapleya, supergromada w Herkulesie czy supergromada Pavo-Indus.
Na ilustracji: Panoramiczny widok całego nieba w bliskiej podczerwieni z przeglądu 2MASS. Miejsce, gdzie znajduje się Koncentracja Shapleya, jest wskazane przez żółtą strzałkę w prawym górnym rogu. Źródło: Wiki/I
Każda z tych masywnych struktur ma długość setek milionów lat świetlnych. Supergromady są trochę jak piana, którą można zobaczyć, gdy doda się za dużo mydła do kąpieli. My jedynie nadajemy różnym częściom tej piany ciekawe nazwy. Jednak pomiędzy tymi wszystkimi kawałkami piany znajdują się rozległe, puste obszary. W kosmologii znane są one jako wielkie kosmiczne pustki. Każda supergromada wyznacza przy tym krawędź odpowiadającej jej pustki. Istnieje Pustka w Rzeźbiarzu, Pustka Boötes i wiele innych. Każda z tych pustek to rozległa przestrzeń, w której nie ma zbyt wiele – zaledwie niewielka ilość galaktyk w porównaniu z typową supergromadą, będąca niczym oazy na pustyni. Największe z pustek, takie jak Boötes, mają średnicę ponad 300 milionów lat świetlnych!
Mapowanie naszego lokalnego sąsiedztwa we Wszechświecie (gdzie przez lokalne można rozumieć wszystko w promieniu około miliarda lat świetlnych) jest dość trudne. Niestety, pył obecny w Drodze Mlecznej zasłania nam w większości ten widok. Astronomowie muszą zatem znaleźć inne, bardziej wymyślne sposoby obserwacji dalszego kosmosu, takie jak na przykład czułe pomiary w podczerwieni i na falach radiowych. To właśnie dzięki takim "kosmicznym sztuczkom" kosmologowie byli w stanie zidentyfikować Supergromadę Shapleya, najbliższego sąsiada Laniakei. Masa tej supergromady jest przy tym tak wielka, że wywiera silne przyciąganie grawitacyjne na cały okoliczny region przestrzeni kosmicznej. Rezultat? Każda galaktyka, w tym Droga Mleczna, porusza się właśnie w kierunku tej olbrzymiej masy.
Ale to jeszcze nie wszystko. Oszacowana przez kosmologów masa supergromady Shapleya może nie być wystarczająca, aby dobrze wyjaśnić prędkość naszej Galaktyki w kosmosie. Oprócz jej przyciągania musi istnieć coś jeszcze: silne grawitacyjne odpychanie pochodzące z kierunku przeciwnego. To właśnie słynny odpychacz dipolowy, hipotetyczna pustka (a być może tak zwana superpustka?) znajdująca się po przeciwnej stronie Drogi Mlecznej względem supergromady Shapleya. Podczas gdy "Shapley" przyciąga nas swoją potężną grawitacją, odpychacz dipolowy popycha nas swoją masywną... nicością.
Jak to dokładnie działa i dlaczego pusta przestrzeń miałaby wywierać jakiś mierzalny wpływ? Pomyślmy o tym w ten sposób: załóżmy, że wyryliśmy w czymś dużą dziurę. Na przykład w klocku drewna, kawałku sera lub właśnie w wielkoskalowej strukturze Wszechświata. Jeśli teraz umieścimy coś w pobliżu tej dziury, obiekt ten będzie odczuwał przyciąganie grawitacyjne w każdym kierunku, z wyjątkiem tego na samą dziurę. Będzie się więc od niej nieco oddalał, ponieważ jedynie ona nie może wywierać na ów obiekt własnej siły przyciągania. Postronnemu obserwatorowi będzie się w efekcie wydawało, że to sama dziura – lub w naszym przypadku kosmiczna pustka – odpycha obiekt, choć ona sama oczywiście nic z nim nie robi.
Podsumowując: określenie "dipolowy odpychacz" brzmi nieco groźnie, ale związany z nim efekt jest zasadniczo pozorny.
Czytaj więcej:
Źródło: Space.com/Paul Sutter
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na ilustracji: Wizualizacja supergromady galaktyk we Wszechświecie. Źródło: Mark Garlick/Science Photo Library
