Не всегда люди, глядя на небо, могут представить себе истинные размеры Солнца. Да что тут говорить, даже размеры самой Земли сложно вообразить, когда стоишь на её поверхности. Люди привыкли к тому, что жучки, котики и собачки – маленькие, а они сами большие и сильные, возможно, чуть меньше слонов, но всё равно большие. В космических же масштабах человека нельзя даже сравнить с бактерией. Если учесть, что наша планета вмещает 7,7 миллиарда людей, живущих на 30% её территории (всё остальное занимает Мировой океан), то каждый человек по отдельности уже напоминает песчинку. А ведь Земля даже не самая большая планета в Солнечной системе. Но если я вам сейчас назову цифру 2,4 миллиарда километров, то вы вряд ли сможете представить насколько это много или мало. Поэтому мы с вами начнём рассматривать самые крупные объекты во Вселенной с самых доступных человеку примеров, чтобы вам было с чем сравнивать.
Все мы с вами знаем, что жуки – это маленькие насекомые, размером максимум с ноготь. Однако некоторые виды жуков могут достигать 15-17 сантиметров в длину. Например, длина тела дровосеков-титанов варьируется в пределах 8-17 сантиметров, но по некоторым данным может достигать 21 сантиметра. Средний рост человека колеблется от 170 до 180 сантиметров. Это означает, что люди всего в 10 раз больше небольших жуков, а это ничто в масштабах Вселенной и скоро вы в этом убедитесь. Кстати, самый большой работоспособный телефон на Земле – копия Samsung SCH-R450, созданная компанией Cricket. Размеры телефона 4,5×3,5×0,74 метра. Самое крупное наземное животное в мире – это африканский слон. Самцы данного вида достигают от 6 до 7,5 метра в длину и до 3,8 метра в высоту. А самым крупным живым существом на нашей планете считается голубой (или синий) кит. Размер животного доходит до 30 метров в длину, а вес – до 200 тонн. То есть, чтобы получить длину кита нужно приблизительно семнадцать человек.
Самое высокое здание в мире находится в городе Дубай, Объединённые Арабские Эмираты. Бурдж-Халифа (так называется постройка) возвышается на 828 метров над землёй. Чтобы вы долго не считали – это примерно 28 китов или 480 людей. В Саудовской Аравии на данный момент идёт строительство здания Бурдж-Джидда, высота которого должна будет составлять 1 007 метров. Если взять десять тысяч таких башен и поставить их друг на друга, то мы получим протяжённость Российской Федерации с запада на восток, а именно 10 000 километров. Это больше, чем радиус нашей планеты, стандартизированное экваториальное значение которого равняется 6 378 км. Длина экватора (воображаемой линии, проходящей посередине Земного шара, и разделяющей его на два полушария) – 40 075 километров.
Теперь мы приближаемся к самому интересному. Наша Солнечная система состоит не только из Солнца и планет. Кто-то, конечно, сразу дополнит, что есть ещё спутники и астероиды. А те, кто последние десятилетия следил за астрономическими открытиями и спорами, знают ещё и про существование карликовых планет. Но мы разберём всё подробно. Начнём с того, что в 1801 году итальянским астрономом Джузеппе Пиацци (Giuseppe Piazzi) была открыта карликовая планета Церера (Ceres). Она целое десятилетие ошибочно считалась полноценной планетой, затем её классифицировали как астероид, и только в 2006 году она заняла своё место среди карликовых планет. Церера раньше считалась самым крупным астероидом. Диаметр данной карликовой планеты составляет 945-950 километров. Теперь же самым большим астероидом Солнечной системы считается Веста (Vesta) с диаметром 525,5 км.
Плутон (Pluto) же, в отличие от Цереры, которая в XXI веке получила «повышение», имеет более грустную историю. Со дня своего открытия в 1930 году и до 2006 года считалось, что Плутон является девятой планетой Солнечной системы. Однако Международный астрономический союз решил пересмотреть понятие «планета» в середине первого десятилетия XXI века. По новой классификации Плутон стал самой крупной карликовой планетой наряду с Эридой (Eris). Диаметр двух объектов составляет 2 376 и 2 326 километров соответственно. Для сравнения: диаметр Луны – 3 474 километра. Самый же крупный спутник в Солнечной системе вращается вокруг Юпитера (Jupiter) и называется Ганимед (Ganymede). Это один из четырёх спутников, обнаруженных ещё Галилео Галилеем (Galileo Galilei) в 1610 году. Его диаметр равен 5 268 километрам.
Но все объекты, рассмотренные выше, как вы понимаете, даже меньше Земли, а ведь мы собрали здесь, чтобы узнать о самых крупных объектах во Вселенной. Начнём с Юпитера – самой большой планеты Солнечной системы. Диаметр данного газового гиганта составляет примерно 139 822 километра. Определить самую большую экзопланету (так называют планеты, которые находятся вне Солнечной системы) во Вселенной – задача довольно трудная, так как некоторые газовые гиганты настолько крупные, что они похожи на звёзды, но их масса недостаточна для поддержания ядерных реакций горения водорода и превращения в звезду. Считается, что HD 100546 b, обнаруженная в 2013 году, является самой крупной из известных экзопланет с диаметром в 6,9 раз больше, чем у Юпитера. Диаметр Солнца, ближайшей к Земле звезды, составляет десять диаметров Юпитера (или 109 диаметров Земли) – 1,392 миллиона километров. Масса Солнца составляет 99,866 % от суммарной массы всей Солнечной системы.
Однако если вы считаете, что Солнце – это большой объект, то я вас разочарую. Самая большая известная звезда во Вселенной – это красный гипергигант UY в созвездии Щита (UY Scuti). Данная звезда имеет диаметр 2,4 миллиарда километров, что в 1 700 раз больше, чем у Солнца! Представьте, что вы нарисовали мелом на асфальте кружок диаметром 1 мм (считайте, просто поставили точку), так вот UY Щита будет представлена кругом диаметром почти два метра. Если поместить UY Щита в центр Солнечной системы, то ее фотосфера (излучающий слой звёздной атмосферы) охватит орбиту Юпитера. Но здесь есть ещё один интересный факт. Радиус красного гипергиганта NML Лебедя оценивают от 1 642 до 2 755 радиусов Солнца, а это значит, что в теории данная звезда может быть в полтора раза больше UY Щита.
Но зачем спорить о том, какая звезда больше, если это всё равно крошки по сравнению с чёрными дырами – областями пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть их не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света. В 2018 году был обнаружен объект, который получил довольно сложное название SDSS J140821.67+025733.2. На самом деле – это квазар – quasi-stellar radiosource, что в переводе на русский означает «похожий на звезду радиоисточник». Квазары находятся в центре активных галактик и являются одними из самых ярких объектов, известных во Вселенной, излучая в тысячу раз больше энергии, чем, например, Млечный путь (Milky Way – галактика, в которой мы живём). В центре квазаров находятся сверхмассивные чёрные дыры, поглощающие окружающее вещество, формируя аккреционный диск, который и является источником излучения. Диаметр SDSS J140821 равняется 1,17 триллиона километров или приблизительно одна десятая часть светового года.
Об астрономической единице «световой год» я вспомнил не случайно, а чтобы вы могли хотя бы примерно представить следующие величины. Наша с вами галактика Млечный путь имеет диаметр 105 700 световых лет, что в миллион раз больше диаметра SDSS J140821. А теперь посмотрите на картинку выше, потому что там изображена самая большая известная на данный момент галактика во Вселенной IC 1101. Её диаметр составляет от 4 до 6 миллионов световых лет. Галактика IC 1101 расположена примерно в одном миллиарде световых лет от нас. В ней содержится около 100 триллионов звёзд, в то время как в нашей галактике может содержаться от 200 до 400 миллиардов звёзд. Галактики же в свою очередь объединяют в скопления.
Сначала небольшая предыстория. Учёные уже давно заметили, что наша галактика с большой скоростью движется в определённом направлении, предположительно под действием гравитационных сил какого-то массивного скопления объектов. Данное скопление было решено условно назвать «Великий Аттрактор». Однако рассмотреть эту область долгое время не представлялось возможным из-за того, что она скрывалась за плоскостью Млечного пути. Лишь с появлением рентгеновских телескопов астрономам удалось изучить зону расположения Великого Аттрактора. Оказалось, что там гораздо меньше галактик, а значит гораздо меньше массы для создания необходимых гравитационных сил, чтобы притягивать Млечный путь и близлежащие галактики. Учёные начали всматриваться дальше. И на расстоянии 500-600 миллионов световых лет от Земли они нашли сверхмассивную структуру в районе сверхскопления Шепли, которое является самым массивным из 220 известных сверхскоплений галактик в обозримой вселенной. Оно содержит массу примерно в 10 000 раз большую, чем масса Млечного пути и в 4 раза большую, чем масса, наблюдаемая в области Великого Аттрактора. Тем не менее, даже эта находка не может полностью объяснить движение Млечного пути. Так что, вероятно, данные учёных до сих пор не полны. Большую роль также играет не до конца изученное распределение тёмной материи (центр тяжести её скоплений может не совпадать с центром тяжести местного сверхскопления), определяющее крупномасштабную структуру Вселенной.
В любом случае, читая такие цифры, уже трудно сказать, что человек – большое существо, правда? Но даже эти значения покажутся вам детскими, уже по окончании данного абзаца. Дело в том, что в космосе существуют такие образования, как войды (от английского void – «пустота»). Это обширные области между галактическими нитями, в которых отсутствуют или почти отсутствуют галактики и скопления, то есть относительно пустые области пространства. Учёные считают, что войды составляют до 50% объема Вселенной, и этот процент, по их же мнению, будет продолжать расти благодаря сверхсильной гравитации, которая притягивает к себе всю окружающую их материю. Самый же огромный подобный объект, зафиксированный человечеством, находится в южной части созвездия Эридан. Размеры Супервойда Эридана составляют 1,8 на 3 миллиарда световых лет. По мнению некоторых физиков, подобные реликтовые холодные пятна могут быть отражением другой вселенной, вызванным квантовой запутанностью между вселенными.
При этом огромными во Вселенной бывают не только пустые пространства, но и заполненные светом сверхмассивные скопления. Открытая в 2012 году, Громадная группа квазаров Huge-LQG, U1.27 является крупнейшим скоплением и насчитывает 73 квазара. Диаметр этого объекта составляет 4 миллиарда световых лет. Если вам это о чём-то скажет, то это приблизительно 38 триллионов километров. Данное скопление является одной из крупнейших структур в наблюдаемой Вселенной. 5 миллиардов световых лет. Именно такой диаметр Гигантского галактического гамма-кольца (Giant GRB Ring). Астрономы, изучая всплески гамма-лучей (огромные выбросы энергии, которые образуются в результате гибели массивных звезд), обнаружили серию из девяти всплесков, источники которых находились на одинаковом расстоянии от Земли, образовавших данную структуру. Само по себе «кольцо» – это лишь термин, описывающий визуальное представление этого явления при наблюдении с Земли. Скорее всего, гигантское гамма-кольцо является проекцией некоей сферы, вокруг которой в течение относительно небольшого периода времени (около 250 миллионов лет) и происходили выбросы гамма излучения. А теперь попробуйте немного отдохнуть, ведь мы приближаемся к самому невероятному объекту, настолько огромному, что даже супервойды на его фоне кажутся маленькими.
Самый крупный структурный объект во Вселенной был обнаружен астрономами в рамках наблюдения за гамма-излучением и получил одно из самых поэтических названий Великая стена Геркулес – Северная Корона (The Hercules–Corona Borealis Great Wall). Самое интересное, что такое имя объект получил благодаря филиппинскому подростку, который просто вписал его в «Википедию» сразу после новостей об обнаружении «стены» в ноябре 2013 года. Великая стена Геркулес – Северная Корона представляет собой галактическую нить или стену, состоящую из групп галактик, соединённых гравитацией, размер которой по наибольшему направлению составляет 10 миллиардов световых лет. Фактически данная структура занимает около 10% видимой Вселенной. Её обнаружение полностью перечеркнуло существующий космологический принцип однородности Вселенной. Это основное положение современной космологии, согласно которому каждый наблюдатель в один и тот же момент времени, независимо от места и направления наблюдения, обнаруживает во Вселенной в среднем одну и ту же картину. Масштаб, на котором должна проявляться однородность, составляет 250-300 миллионов световых лет. После обнаружения Громадной группы квазаров размером 4 миллиарда световых лет, что в 13,5 раза больше указанной величины, учёные насторожились. Однако существование Великой стены Геркулес – Северная Корона, которая крупнее установленного масштаба более чем в 30 раз, действительно поставила под сомнение космологический принцип. Кроме того, мы видим данную стену такой, какой она была около 10 миллиардов лет назад, то есть спустя 3,79 миллиарда лет после Большого Взрыва. Наличие такой огромной и массивной структуры на столь раннем этапе невозможно, исходя из существующей модели формирования Вселенной. А это значит, что учёные до сих пор ничего не знают о мире, в котором мы живём.
Хотя Великая стена Геркулес – Северная Корона является самым крупным структурным объектом во Вселенной, наша статья ещё не завершена. В астрономии существует такое понятие, как Космическая паутина. Считается, что все крупнейшие структуры, такие как нити, войды, сверхскопления, стены и так далее, формируют единую структуру, так сказать, «скелет Вселенной». В 2014 году была опубликована работа исследователей, которым удалось пронаблюдать нить космической паутины на большом космологическом расстоянии, «подсвеченную» квазаром. То есть свет, выбрасываемый чёрной дырой, «подогрел» материю нити и заставил её светиться. Паутина оказалась приблизительно в десять раз массивнее, чем предполагалось теоретически, и объяснения данному факту найти не удалось. Считается, что нити Космической паутины являются своего рода мостиком для гравитационного взаимодействия между галактиками.
Но мы с вами, скорее всего, никогда не узнаем о том, есть ли во Вселенной более крупные объекты, потому что люди не могут заглянуть за границы наблюдаемой Вселенной. На данный момент сопутствующее расстояние (расстояние, которое не изменяется во времени из-за расширения пространства) до самого удалённого наблюдаемого объекта (поверхности последнего рассеяния реликтового излучения) составляет примерно 14 миллиардов парсек или 46 миллиардов световых лет. Поэтому фактически наблюдаемая Вселенная для человечества представляет собой шар с центром в Солнечной системе, диаметр которого приблизительно 93 миллиарда световых лет.
Если проводить грубую аналогию, то наша планета – это лишь один атом небольшого винтика в кресле плывущего в океане танкера. Так, Земля является маленькой планетой Солнечной системы, которая, в свою очередь, входит в состав Млечного пути. Далее наша галактика вместе с галактикой Андромеды и галактикой Треугольника образуют Местную группу галактик (Local Group). Более 100 групп и скоплений галактик входит в состав суперскопления Девы (Virgo Supercluster), которая является частью стены или комплекса суперскоплений Рыб-Кита (Pisces–Cetus Supercluster Complex). Всё это теоретически связано Космической паутиной и вместе с космическими пустотами составляет наблюдаемую нами Вселенную.
