Если посмотреть на ночное небо, может показаться, что Вселенная хаотична. Где-то вспыхивают звезды, где-то тянутся галактики, где-то зияют темные пустоты. Но когда астрономы начали изучать космос на гигантских масштабах, выяснилось удивительное.

В среднем Вселеннаяочень однородна.

Если взять огромные объемы пространства размером в сотни миллионов световых лет, плотность материи в них оказывается почти одинаковой. Именно это свойство лежит в основе современной космологии.

Но здесь возникает вопрос.

Если Вселенная была почти равномерной после Большого взрыва — почему сегодня она состоит из галактик, скоплений и огромных космических пустот?

Другими словами — почему космос не идеально гладкий.

2. Как выглядела ранняя Вселенная

Самое древнее «фото» космоса — это реликтовое излучение. Оно появилось примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва, когда Вселенная остыла настолько, что электроны смогли соединиться с протонами и образовать атомы водорода.

Свет впервые смог свободно распространяться.

Сегодня этот свет наблюдается как слабое микроволновое излучение, которое приходит со всех направлений.

И самое интересное в нем — крошечные колебания температуры.

Разница составляет всего околоодной десятитысячной доли градуса.

Это означает, что в ранней Вселенной плотность материи отличалась всего на доли процента. Космос был почти идеально ровным.

Но именно эти микроскопические неоднородности и стали основой всей структуры Вселенной.

3. Маленькие флуктуации — большие последствия

Даже крошечное увеличение плотности имеет значение.

Если в каком-то участке пространства материи было чуть больше, его гравитация становилась немного сильнее. Такой участок начинал притягивать дополнительное вещество.

Этот процесс называетсягравитационной неустойчивостью.

Со временем плотные области становились еще плотнее. Вещество постепенно собиралось в облака, затем формировались первые звезды и галактики.

А области с меньшей плотностью наоборот пустели.

Так возникла космическая структура, которую сегодня называюткосмической паутиной.

Галактики образуют нити и стены, а между ними лежат гигантские пустоты — войды.

4. Откуда взялись первые неоднородности

Это один из самых интересных вопросов современной космологии.

Наиболее вероятное объяснение связано с эпохойкосмической инфляции.

Согласно этой теории, в первые доли секунды после Большого взрыва Вселенная пережила невероятно быстрое расширение. Пространство увеличилось в размерах во много триллионов раз.

В этот момент квантовые флуктуации — мельчайшие колебания энергии вакуума — растянулись до космических масштабов.

То, что раньше происходило на субатомных расстояниях, стало гигантскими колебаниями плотности.

Именно эти квантовые следы мы сегодня видим в реликтовом излучении.

5. Как мы это измерили

В конце XX и начале XXI века космические аппаратыCOBE,WMAPиPlanckизмерили реликтовое излучение с невероятной точностью.

Они составили карту температурных флуктуаций по всему небу.

Эта карта выглядит как пятнистый узор из немного более теплых и немного более холодных областей.

И именно из этих пятен выросли все галактики Вселенной.

По сути, этосемена космической структуры.

6. Почему Вселенная всё же почти однородна

Хотя космос выглядит сложным, на огромных масштабах он снова становится почти ровным.

Если взять участок размером примерно300 миллионов световых лет и больше, различия в плотности начинают сглаживаться.

Это свойство называюткосмологическим принципом.

Он утверждает, что в среднем Вселенная одинакова во всех направлениях и во всех местах.

И наблюдения пока подтверждают эту идею.

7. Гигантская космическая паутина

Когда астрономы начали строить трехмерные карты галактик, они увидели удивительную структуру.

Галактики не распределены случайно.

Они образуют:

• длинные нити
• огромные стены
• скопления галактик
• гигантские пустоты

Иногда размеры таких структур достигаютсотен миллионов световых лет.

Но даже они — всего лишь результат тех самых крошечных флуктуаций в ранней Вселенной.

8. Самый странный вывод

Получается удивительная цепочка событий.

Квантовые флуктуации в первые мгновения существования космоса стали причиной появления галактик, звезд, планет и в конечном итоге жизни.

То есть структура всей Вселенной выросла изквантового шума.

Небольшая неоднородность плотности — всего одна десятитысячная — оказалась достаточной, чтобы через миллиарды лет сформировались триллионы галактик.

9. Вселенная между порядком и хаосом

Если бы ранняя Вселенная былаабсолютно идеальной и гладкой, гравитация не смогла бы сформировать галактики.

Космос остался бы почти пустым океаном разреженного газа.

Но если бы неоднородности были слишком большими, материя могла бы быстро схлопнуться в огромные черные дыры.

Баланс оказался почти идеальным.

Именно поэтому Вселенная сегодня выглядит так, как мы ее видим — огромной сетью галактик, соединенных невидимыми нитями гравитации.

Космос не идеально однороден.

Но именно благодаря этому он вообще существует в знакомом нам виде.