В недрах космоса простирается удивительный и загадочный объект, который ученые называют Локальной дырой или КВС-пустотой (по именам астрономов Кинаан, Баргер и Коуи). Это огромное сравнительно пустое пространство, охватывающее радиус около одного миллиарда световых лет, но при этом содержащее не только Млечный Путь и нашу местную группу галактик, но и значительно большую часть Сверхскопления Ланиакея. Локальная дыра является предметом интенсивных дискуссий и исследований, поскольку её существование ставит под вопрос одни из краеугольных камней современной космологии. При этом она может иметь решающее значение для понимания так называемого «напряжения» Хаббла – противоречия в измерениях скорости расширения Вселенной. Локальная дыра представляет собой область с пониженной плотностью материи, то есть с меньшим количеством галактик и скоплений, чем ожидалось бы.
Она примерно сферическая и достигает около 2 миллиардов световых лет в диаметре. Такой масштаб значительно превышает типичные размеры известных пустот во Вселенной, что порождает вопросы о том, как образуются и эволюционируют подобные гигантские структуры. Несмотря на пониженную плотность, КВС-пустота не является абсолютной пустотой, а скорее огромным понижающимся регионом, в котором наблюдается дефицит галактик и материи. Интересно, что наша родная галактика Млечный Путь находится весьма близко к центру этой огромной пустоты — всего в нескольких сотнях миллионов световых лет. Это обстоятельство имеет важное значение для того, как мы интерпретируем местные астрономические наблюдения и влияют на наш взгляд на Вселенную в целом.
Одна из главных проблем современной космологии заключается в так называемом «напряжении Хаббла» — расхождении в значениях постоянной Хаббла, определяющей скорость расширения Вселенной. Измерения, основанные на наблюдениях сверхновых и цефеид, показывают значение около 72–75 км/с/Мпк, в то время как космический микроволновой фон и акустические осцилляции барионов указывают на 67–68 км/с/Мпк. Наличие такой крупной локальной пустоты может частично объяснить эту разницу. В чем суть аргумента? Галактики, находящиеся внутри такой пустоты, испытывают гравитационное притяжение со стороны более плотной окружающей материи. Это приводит к эффекту так называемого «выхождения из пустоты» — галактики движутся наружу, создавая локальную систему скоростей, которая воспринимается как более быстрое расширение во Вселенной.
Таким образом, наблюдатели внутри Локальной дыры будут фиксировать большую локальную скорость расширения, что может объяснять высокие значения постоянной Хаббла, получаемые с помощью локальных методов. Однако мнение научного сообщества о влиянии Локальной дыры неоднозначно. Некоторые исследования утверждают, что существование столь крупной пустоты противоречит стандартной модели космологии ΛCDM, которая основана на представлениях о темной материи и темной энергии. По мнению части ученых, размеры и характеристики КВС-пустоты слишком экстремальны, чтобы укладываться в рамки этой модели, что вызывает необходимость пересмотра или расширения существующих теорий. С другой стороны, другие исследователи настаивают, что наблюдаемые данные вполне согласуются с ΛCDM, учитывая статистическую редкость, но не невозможность существования таких гигантских пустот.
Более того, некоторые новые анализы и наблюдения указывают на то, что крупномасштабная структура Вселенной может быть более неоднородной, чем считалось ранее, а наличие таких пустот – естественное следствие процессов структурообразования. Особый интерес вызывает попытка связать Локальную дыру с альтернативными теориями гравитации, например, с модифицированной ньютоновской динамикой (MOND). Согласно некоторым исследованиям, с помощью этих моделей удается более точно описать наблюдаемые скорости и движущиеся потоки галактик, а также решить проблему напряжения Хаббла с учетом влияния Локальной дыры. Это открывает перспективы для развития новых подходов к пониманию гравитации и структуры Вселенной. Еще одним значимым аспектом Локальной дыры является её влияние на глобальные модели движения материи и скорости галактик.
Ученые изучают так называемый «bulk flow» — крупномасштабное движение объектов в локальной области Вселенной. Модель, учитывающая присутствие КВС-пустоты и исходящие из неё скорости, успешно предсказывает наблюдаемые значения, что подтверждает реальность влияния локальной структуры космоса на наблюдения. Научное сообщество активно обсуждает методики и данные, на основании которых была выявлена Локальная дыра. Используются различного рода каталоги галактик, которые позволяют составить карту распределения массы и структуры в радиусе нескольких сотен мегапарсек от Земли. Одним из ключевых показателей служит количественное определение пониженной плотности галактик относительно средних значений, что и свидетельствует о наличии пустоты.
В некоторых публикациях добровольно подчеркивается, что подтверждение или опровержение существования Локальной дыры требует непрерывного накопления и анализа данных, в том числе и с использованием новых инструментов и методов наблюдений. Одной из задач в ближайшем будущем является детальное сопоставление данных об Локальной дыре с историческими и современными наблюдениями сверхновых, а также с результатами измерений космического микроволнового фона. Это поможет установить, насколько реально влияние пустоты на определение космологических параметров и даст возможность понять масштаб возможных систематических ошибок в текущих моделях. Помимо фундаментальных научных вопросов Локальная дыра привлекает внимание благодаря своему влиянию на наш взгляд на положение Земли и Млечного Пути во Вселенной. Представление о том, что наша галактика находится не просто в случайном месте космического пространства, а вблизи центра огромной пустой области, меняет перспективы понимания космических масштабов и динамики.
Это заставляет задуматься о степени случайности и закономерностях в распределении материи во Вселенной. Ключевые открытия, связанные с Локальной дырой, ассоциируются с именами ученых, которые в 2013 году впервые опубликовали результаты масштабных исследований, обозначивших существование этой подструктуры. С тех пор накопилось множество последующих работ, некоторые из которых подтверждают выводы, а другие указывают на необходимость пересмотра некоторых деталей. Такая научная динамика характерна для современных космологических исследований, где новые данные могут существенно менять прежние представления. Стоит отметить, что Локальная дыра — лишь одна из многих известных пустот во Вселенной.
Существуют и другие крупные пустоты, такие как Бутовская пустота и Гигантская пустота, которые также играют важную роль в формировании крупномасштабной структуры Вселенной. Их сравнение и понимание взаимосвязей поможет глубже понять процессы образования и эволюции космоса. Интересно, что в 2025 году на конференции NAM были представлены данные, свидетельствующие о том, что модели Вселенной с учётом Локальной дыры предпочтительнее без неё в 100 миллионов раз при сопоставлении с планковской космологией. Это подчеркивает, насколько значима эта структура для современного понимания Вселенной и поднимает серьёзные вопросы о необходимости дальнейших исследований. С научной точки зрения изучение Локальной дыры является важным шагом к более точному моделированию Вселенной и пониманию её динамики.
Это также иллюстрирует взаимосвязь между локальными и глобальными процессами, показывая, как наша непосредственная окрестность в космосе может влиять на наблюдаемые глобальные параметры. В конечном счёте, изучение Локальной дыры — это пример того, как открытие крупномасштабных структур в космосе порождает новые вопросы и задачи, стимулирует развитие теорий и технологий, а также изменяет наше представление о месте, которое занимает Земля и человечество во Вселенной. Продолжение наблюдений и теоретических исследований этой многогранной космической структуры откроет новые горизонты в астрономии и космологии, позволяя разгадать загадки расширяющегося пространства и его крупномасштабной среды.
