Pergunte a Ethan: O Grande Atrator derrotará a energia escura?

O superaglomerado de Laniakei. A localização da Via Láctea é mostrada em vermelho.

Em grande escala, a energia escura faz com que a expansão do universo acelere. Ele não apenas separa galáxias distantes, mas também as faz acelerar em relação uma à outra. Por outro lado, a gravidade faz com que a matéria se acumule, assim como nossa galáxia e nosso grupo local, e essa aceleração pode ser derrotada se ela coletar uma quantidade suficientemente grande de matéria em um só lugar. Mas galáxias e grupos não são as maiores estruturas conhecidas por nós. No Universo, existem aglomerados e super aglomerados de galáxias, um dos quais está bem ao nosso lado! Algum desses superaglomerados acabará com a energia escura? Nosso leitor pergunta:

Se estamos gravitacionalmente conectados apenas com Andrômeda e tudo o mais desaparece da região visível do Universo, como podemos todos nos mover em direção ao Grande Atrator (ou para onde estamos indo para o centro gravitacional de Laniakei )?

Do ponto de vista das escalas cósmicas, milhares de galáxias estão nos atraindo para perto de nós.


Cadeia de Markaryan com os nomes das galáxias localizadas perto do centro do aglomerado de Virgem

Eles vão nos atrair para si, apesar da energia escura? Ou a energia escura nos forçará a expandir rápido o suficiente e impedir essa convergência? Para responder à pergunta, precisamos estudar três coisas: a expansão do universo, as imperfeições locais desse movimento e a aparência do universo em nossa região.


A descoberta de Hubble da variável Cefeida na galáxia de Andrômeda, M31, revelou-nos o Universo

1) A expansão do universo. Na década de 1920, Edwin Hubble conseguiu descobrir uma classe bem conhecida de estrelas - cefeidas variáveis ​​- em objetos em espiral que vemos no céu. Eles periodicamente se tornaram mais brilhantes e mais escuros, e diferentes períodos de tempo eram inerentes a diferentes estrelas. Sabemos a razão de brilho para o período de suas oscilações, que todas as estrelas obedecem, o que significa que, se você pode medir o período de oscilações e o brilho aparente de uma estrela, pode calcular a distância da estrela e, portanto, sua galáxia.

Esse conceito é conhecido como método de vela padrão, e agora passamos das Cefeidas para outras propriedades das galáxias, para o tipo Ia supernovas, como as velas mais brilhantes e mais visíveis. Esses métodos nos permitiram descobrir um padrão conhecido como lei de Hubble, que funciona em todas as direções, para onde quer que olhemos: a velocidade com que o objeto se afasta de nós é proporcional ao parâmetro Hubble vezes a distância do objeto. Você já deve ter ouvido o nome “constante Hubble” antes, e realmente era uma boa maneira de imaginar o que estava acontecendo nas décadas que antecederam o surgimento do telescópio espacial. Hubble, porque naquela época não podíamos olhar longe, até as próprias fronteiras do universo visível. Mas quanto mais longe olhávamos, mais claro ficava que a expansão do Universo não apenas muda no tempo, como também acelera, o que nos levou à ideia de que há mais no Universo do que matéria, radiação e espaço curvo.


Relação distância para desvio para o vermelho

Acontece que hoje o Universo é cerca de 70% composto de energia escura, que está se tornando cada vez mais importante ao longo do tempo. Quando o Universo era duas vezes mais jovem, a energia escura não era tão perceptível, pois sua participação era escassa em comparação com a densidade total de energia. Porém, à medida que a matéria e a radiação ficam borradas, sua densidade diminui e a energia escura começa a dominar a expansão do universo, o que leva à aceleração que vemos hoje. Isso significa que todas as estruturas que até agora não estavam conectadas gravitacionalmente - não adquiriram uma densidade muito acima da média - nunca se unirão neste Universo. Voarão com aceleração sob a pressão da expansão.

2) Imperfeições locais desta extensão. Mesmo a distâncias de milhões de anos-luz, a gravidade tem tempo de sobra para comprimir as estruturas do universo. Desde o Big Bang, trilhões de aglomerados de estrelas e centenas de bilhões de galáxias se formaram no universo, e estruturas em larga escala tornaram-se complexas e saturadas. As maiores áreas de maior densidade transformaram-se não apenas em galáxias, mas também em grupos e aglomerados de dezenas, centenas ou milhares de galáxias conectadas em estruturas únicas.



A atração gravitacional dessas imperfeições desempenha um grande papel. Se pegarmos nosso vizinho mais próximo, a galáxia de Andrômeda, ela estará a uma distância de cerca de 2,5 milhões de anos-luz de nós. A julgar pela expansão do Universo, ele deve se afastar de nós. Mas a atração gravitacional atrai a Via Láctea para Andrômeda, e Andrômeda para a Via Láctea, e pode derrotar a expansão se essas duas galáxias forem massivas o suficiente. Se a força de atração entre eles for grande o suficiente e for grande o suficiente por um longo tempo, estaremos gravitacionais. Embora a energia escura possa alienar outras galáxias distantes de nós, eventualmente cairemos um sobre o outro e formaremos uma única estrutura gigantesca ao longo do tempo.


Como será a colisão da Via Láctea e Andrômeda?

E assim será! Este é o destino real do nosso grupo local. Voltemos à pergunta do leitor - o que acontece com o Grande Atrator e os aglomerados e superaglomerados mais próximos de nós? Para responder, você precisa fazer um mapa da região do Universo mais próxima de nós.

3) A estrutura do universo em nossa região. Estudamos esse problema com 80% de precisão. Apenas aquelas partes que são obscurecidas pelo plano da galáxia são desconhecidas para nós - da nossa posição, é muito difícil entender. Podemos considerar imediatamente três coisas:

• Todas as galáxias individuais próximas a nós e seus movimentos em relação a nós.
• A expansão do Universo pelo Hubble e como o movimento dessas galáxias se desvia dessa expansão, levando em consideração a distância até elas.
• As massas de todos os objetos do nosso ambiente e as massas implícitas de objetos invisíveis para nós são as massas que devem estar presentes em quais lugares, para que observemos o movimento dos objetos que observamos.

Marcamos nossa parte local do Universo, a localização e os movimentos dos objetos e marcamos a massa de objetos locais para ver o que está se movendo e por quê.



O projeto, que compila um mapa dos fluxos cósmicos, reuniu todas essas informações recentemente e determinou que a Via Láctea está gravitacionalmente conectada a um grupo local. Nosso grupo local é um dos muitos grupos localizados nas proximidades, mas fora do aglomerado de Virgem, e todos esses grupos e aglomerados, juntamente com outros, formam uma enorme superestrutura conhecida como superaglomerado Lanyakei. Para explicar o movimento de todas as estruturas locais, uma massa deve estar localizada no local que anteriormente era chamado de “Grande Atrator” - porque todos os movimentos de objetos que observamos não correspondiam às massas que descobrimos anteriormente.

Essa maior estrutura - um conjunto de galáxias em Laniakei, responsável pela maior atração - faz com que o grupo local e muitas outras galáxias do superaglomerado local se movam em direção a essa massa. Eles se desviam significativamente do movimento Hubble: centenas de quilômetros por segundo. Este é um poder real, um efeito significativo, trabalhando contra a expansão do Hubble e a energia escura.

Mas ele perde para eles.


Galáxias do Superaglomerado de Virgem

A energia escura e a expansão existente do Universo não são apenas mais fortes que a atração gravitacional do superaglomerado local - não podem ser chamadas de competição. A diferença de velocidade, o desvio da expansão do Hubble, é apenas 20% do que seria necessário para nos ligar a essa grande estrutura. E essa estrutura em si não está gravitacionalmente ligada. Esse superaglomerado é apenas uma aparência e, à medida que o universo evolui, Laniakei se dissolve.

Portanto, respondendo totalmente à pergunta do leitor, podemos dizer que somos atraídos por Lanyakey, o Grande Atrator, mas essa força, infelizmente, não é suficiente para cairmos sobre ele. Só que esse superaglomerado se afasta de nós mais lentamente do que o valor médio e permanece ao nosso alcance por vários bilhões de anos, mas esse é apenas um fenômeno temporário. Não é pesado o suficiente para nos segurar ou nos puxar para dentro no final. O destino do nosso grupo local é permanecer sozinho no final.