Даже самое глубокое ничто во Вселенной оказалось не таким уж пустым

Принято считать, что космос — это идеальный вакуум. Но если вы зададитесь целью найти место, где вообще ничего нет, вас ждет разочарование. Недавний анализ показал, что даже великие космические войды — самые пустынные участки Вселенной, лежащие далеко за пределами галактик — заполнены материей куда плотнее, чем астрофизики считали раньше.

Мы, жители Земли, сильно избалованы высокой плотностью. Воздух в комнате, где вы это читаете, весит около 1,2 килограмма на кубический метр. Чтобы создать условия, хотя бы отдаленно напоминающие космические, ученым приходится строить гигантские и безумно дорогие установки.

Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен

Например, в циклопической термовакуумной камере NASA, где тестировали телескоп «Джеймс Уэбб», давление снижают до одной стотысячной доли паскаля. В трубах гравитационного детектора LIGO и внутри Большого адронного коллайдера (БАК) откачка воздуха достигает еще более впечатляющих значений — давление там составляет десятые доли триллионной от земного атмосферного. Кажется, вот оно, рукотворное ничто. Но физика безжалостна: даже в самом идеальном вакууме БАК на каждый кубический метр пространства всё еще приходится около 2,4 триллиона частиц. По меркам глубокого космоса это оживленный мегаполис.

Содержание

В тесноте околоземной орбиты

Если мы посмотрим на то, что большинство людей называет «космосом» — низкую околоземную орбиту на высоте нескольких сотен километров — то обнаружим там сущую свалку. Помимо частиц экзосферы (самого верхнего слоя атмосферы Земли, который дает сотни триллионов атомов на кубометр), там носятся миллиарды природных микрометеороидов, более 130 миллионов мелких кусков космического мусора, десятки тысяч крупных обломков и почти 20 тысяч спутников. Назвать это «пустым пространством» не повернется язык.

Первым по-настоящему тихим местом в нашей окрестности покажется Луна. Технически у нее нет атмосферы. Дышать там, очевидно, нечем. Но солнечный ветер, ультрафиолетовое излучение и постоянная бомбардировка метеоритами делают свое дело: они выбивают с лунной поверхности газы (аргон, гелий, неон) и заставляют тончайшую лунную пыль буквально левитировать. В результате Луна окутана чрезвычайно разреженным облаком давлением около 0,3 нанопаскаля — это примерно 80 миллиардов частиц на кубический метр. Иронично, но этот левитирующий лунный мусор образует вакуум в десятки раз более чистый, чем самая совершенная установка в лабораториях ЦЕРНа.

вселенной — В ходе миссии НАСА 1968 года «Surveyor 7» наблюдалось левитирование пыли на поверхности Луны, создающее эффект, известный как свечение лунного горизонта. Хотя это изображение было получено в 1968 году, оно позволило нам узнать плотность пыли в этой искусственно созданной лунной атмосфере, которая, несмотря на свою разреженность, до сих пор измеряется триллионами частиц на кубический метр.

Чем дальше мы улетаем от звезд, тем меньше частиц встречаем:

Межпланетное пространство нашей Солнечной системы: от 5 до 40 миллионов частиц на кубометр.
Межзвездная среда (там, где сейчас летит аппарат «Вояджер-1»): около 1 миллиона частиц в теплых областях и вплоть до нескольких сотен штук на самых отдаленных окраинах галактического гало.

А вот места, где рождаются звезды (холодные газовые туманности) или формируются планеты (протопланетные диски), по меркам Вселенной невероятно плотны — до 100 триллионов частиц на кубический метр.

Где скрывается истинное ничто

Чтобы найти настоящую пустоту, нужно покинуть Млечный Путь. Опираясь на данные реликтового излучения, оставшегося от Большого взрыва, астрофизики давно вычислили среднюю плотность обычной материи во Вселенной. Зная точное соотношение барионов и фотонов (один протон или нейтрон на каждые 1,6 миллиарда фотонов), ученые посчитали, что в среднем на кубический метр пространства приходится всего 0,25 атома водорода. Плюс невидимая темная материя, которой примерно в пять раз больше.

Но материя распределена по Вселенной неравномерно. Галактики и их скопления — это победители в космической игре в гравитационную монополию. Они безжалостно перетянули массу на себя. Проигравшими оказались космические войды — необъятные пустоты между нитями галактической паутины, откуда гравитация миллиардами лет выкачивала вещество.

Долгое время астрономы оценивали «пустоту» войдов самым простым способом: они просто считали галактики внутри них. Поскольку светящихся объектов там почти нет, ученые сделали логичный вывод, что войды сохранили лишь 10–20% от средней плотности Вселенной. Искать массу только там, где светло — популярная ошибка в астрофизике.

Поставить точку в этом вопросе помогло слабое гравитационное линзирование. В 2026 году команда исследователей под руководством Х. Л. Мартина (H.L. Martin) опубликовала в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society результаты беспрецедентного измерения пустоты.

Ученые решили взвесить войды по тому, как они искажают свет от фоновых галактик. Обычные массивные скопления работают как собирающие линзы, вытягивая изображения далеких объектов по касательной. Войды же действуют наоборот — как отрицательные, рассеивающие линзы, искажая свет радиально. Проблема в том, что галактика может быть плотнее фона в тысячи раз (давая мощный сигнал), а плотность войда не может упасть ниже чистого нуля, поэтому «сигнал от пустоты» невероятно слаб и теряется в шумах.

Объединив данные крупнейших обзоров неба (включая каталог UNIONS) и наложив данные слабых линз поверх тысяч идентифицированных войдов, астрономы смогли вычленить этот сигнал. Результат разрушил старые стереотипы: гравитации абсолютно всё равно, собралось ли вещество в яркую звезду или рассеяно в виде холодных одиноких протонов. Выяснилось, что предыдущие оценки были слишком драматичными. Даже в самых глубоких космических пустотах всё еще присутствует около 50% от средней космической плотности материи.

Это значит, что в самом экстремальном вакууме межгалактического пространства на каждый кубический метр по-прежнему приходится примерно 0,1 протона и электрона.

Итоги

Природа упорно не терпит абсолютной пустоты. Даже если вы улетите на миллионы световых лет от ближайшей галактики и спрячетесь в геометрическом центре самого глубокого межгалактического войда, вы всё равно не окажетесь в одиночестве. Каждую секунду сквозь вас будут пролетать сотни реликтовых фотонов, частицы темной материи и как минимум десятая часть атома водорода на каждый кубометр пространства.

А чтобы плотность вокруг вас упала еще ниже, придется просто подождать. Вселенная расширяется, ее объем неуклонно растет, в то время как общее количество частиц остается неизменным. Так что идеальный вакуум — это не место в пространстве. Это просто далекое будущее.

Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен