Наш универзум је невероватно огроман, углавном мистериозан и генерално збуњујући. Окружени смо збуњујућим питањима на великим и малим вагама. Сигурно имамо неке одговоре, попут Стандардног модела физике честица, који нам помажу (барем физичари) да разумемо фундаменталне субатомске интеракције и теорију Великог праска о томе како је свемир започео, а који заједно спашава космичку причу током прошлости 13,8 милијарди година.
Али и поред успеха ових модела, још увек имамо пуно посла. На пример, шта је у свету тамна енергија, име које дајемо покретачкој снази иза посматране убрзане експанзије свемира? А на супротном крају лествице, шта су тачно неутрини, оне сабласне мале честице које зипкају и зумирају кроз космос, а да тешко комуницирају са било чим?
Ова два питања се на први поглед чине тако радикално различита у погледу размера и природе и, добро, свега што бисмо могли да претпоставимо да на њих треба да одговоримо.
Али можда би један експеримент могао открити одговоре на обоје. Телескоп Европске свемирске агенције постављен је за мапирање мрачног свемира - гледајући у далеку прошлост, неких 10 милијарди година, када се сматра да мрачна енергија бесни. Идемо копати.
Иди иди кући
Да бисмо копали унутра, морамо потражити. Скроз горе. На вагама много, много већим од галаксија (овде говоримо о милијардама светлосних година, људи), где наш универзум подсећа на огромну, ужарену паукову мрежу. Осим што та паукова мрежа није од свиле, већ од галаксија. Дуге, танке тетиве галаксија које повезују густе, незграпне чворове. Ти чворови су гроздови, живахни градови галаксија и врући, богати гаси - огромни, широки зидови од хиљаде до хиљаде галаксија. А између тих структура, које заузимају већину волумена у свемиру, налазе се велике космичке празнине, небеске пустиње испуњене ничим уопште.
Зове се космичка мрежа и то је највећа ствар у универзуму.
Ову космичку мрежу полако је током милијарди година изграђивала најслабија сила у природи: гравитација. Када је свемир био најситнији део тренутне величине, био је скоро савршено уједначен. Али „скоро“ је важно овде: постојале су ситне разлике у густини од места до места, при чему су неки углови свемира мало гужви него што су просечни, а други мало мање.
Временом, гравитација може учинити невероватне ствари. У случају нашег космичког веба, они нешто виши од просека густих региона имали су гравитацију која је била мало јача, привлачећи своје окружење њима, што је чинило те грудице још привлачнијима, што је привукло више суседа, и тако даље ускоро.
Убрзајте овај процес милијарду година и узгојили сте свој властити космички сплет.
Универзални рецепт
То је општа слика: Да бисте направили космичку мрежу, потребне су вам неке "ствари", а потребна вам је и гравитација. Али где је заиста занимљиво, налази се у детаљима, нарочито у детаљима ствари.
Различите материје ће се различито скупити и формирати структуре. Неке врсте материја могу се запетљати у себе или им треба уклонити вишак топлоте пре него што могу да се поклопе, док би се друге спремно придружиле најближој забави. Одређене врсте материје се крећу довољно споро да гравитација може ефикасно обављати свој посао, док су друге врсте материје толико флотне и окретне да гравитација једва може примити своје слабе руке на себи.
Укратко, ако промените састојке универзума, добићете космичке мреже различитих изгледа. У једном сценарију, могло би бити више богатих гроздова и мање празних празнина у поређењу с другим сценаријем, у којем празнине тотално доминирају рано у историји космоса, а кластери се уопште не формирају.
Један посебно интригантан састојак је неутрино, горе споменута духовна честица. Пошто је неутрино тако лаган, он путује готово брзином светлости. То има за последицу "изглађивање" структура у свемиру: Гравитација једноставно не може да ради и повуче неутрине у мале компактне куглице. Дакле, ако у свемир додате превише неутрина, ствари попут целих галаксија могу се формирати у раном универзуму.
Ситни проблеми, велика решења
То значи да сами космички сплет можемо користити као огромну лабораторију физике за проучавање неутрина. Испитујући структуру веба и разбијајући га на његове различите делове (гроздови, празнине и тако даље), можемо добити изненађујуће директно руковање неутриновима.
Постоји само један проблем грицкања: Неутринови нису једини састојак у свемиру. Један од главних збуњујућих фактора је присуство тамне енергије, тајанствене силе која раздваја наш универзум. И као што сте можда и сумњали, то на велики начин утиче на космичку мрежу. На крају је тешко изградити велике структуре у свемиру који се брзо шири. А ако погледате само један део космичке мреже (рецимо, галаксије), можда нећете имати довољно информација да кажете разлику између неутринских ефеката и ефекта тамне енергије - који оба ометају накупљање " ствари. "
У недавном раду објављеном на мрежи у часопису о претпринтају арКсив, астрономи су објаснили како ће наредна истраживања галаксије, попут мисије Европске свемирске агенције, помоћи у откривању својстава неутрина и тамне енергије. Сателит Еуцлид ће пресликати локације милиона галаксија, сликајући врло широк портрет космичке мреже. А унутар те структуре леже наговештаји о историји нашег универзума, прошлости која зависи од његових састојака, попут неутрина и тамне енергије.
Гледајући комбинацију најгушћих, најпрометнијих места у свемиру (галаксија гроздова) и најдубљих, најпразнијих места у космосу (празнине), можемо добити одговоре и на природу тамне енергије (која ће најавити једно доба потпуно нових знања из физике) и природе неутрина (који ће урадити потпуно исту ствар). Могли бисмо научити, на пример, да се тамна енергија погоршава, или постаје све боља, или је можда чак и иста. И можемо научити колико су огромни неутрини или колико њих лете по свемиру. Али без обзира на све, тешко је рећи шта ћемо добити док заправо не погледамо.
Паул М. Суттер је астрофизичар у Државни универзитет у Охају, домаћин Питајте свемира и Свемирски радиои аутора Ваше место у универзуму.
