#178 · The Boötes Void · Short Articles

A bubble of near-nothing 330 million light-years across, the Boötes Void is one of the largest empty spaces in the universe. Inside it, a civilization might look out and see no stars — and assume they are alone.

In 1981, as part of a survey to map the large-scale structure of the universe, astronomer Robert Kirshner and his team discovered something strange: a region of space in the direction of the constellation Boötes that contained far fewer galaxies than expected. The area, later named the Boötes Void, stretched nearly 200 million light-years in diameter. It contained only about 60 galaxies — a fraction of the 2,000 or so that should have been present in such a vast volume. It was, in effect, a cosmic desert.

The universe is not a uniform sea of galaxies. Instead, it is a tangled web of filaments and clusters, with vast empty spaces — voids — in between. These voids are normal, even expected. But the Boötes Void was unusual. It was not just empty — it was one of the largest voids known. To put it in perspective, the nearest galaxies to its center would appear as distant as the Andromeda galaxy does to us, yet Andromeda is just a few million light-years away. In the void, the nearest galaxies would be hundreds of millions of light-years off, far beyond the reach of even the most powerful telescopes.

A supervoid in the cosmic web

The structure of the universe is often described as a cosmic web — a vast, interconnected network of galaxies and dark matter. Galaxies form along filaments, which stretch between clusters and superclusters, with voids forming in the spaces between. Voids are not truly empty; they contain some galaxies, just far fewer than average. The Boötes Void, however, is a supervoid — one of the largest and emptiest of these cosmic gaps.

It is thought to have formed through the merging of smaller voids over billions of years. The process of galaxy formation and distribution is not random; it is shaped by the gravitational pull of dark matter and the expansion of the universe. In the case of the Boötes Void, the lack of galaxies suggests that the gravitational pull in that region was weak, allowing space to expand more freely and preventing the formation of dense clusters.

The void’s center is about 700 million light-years from Earth, and it is located near the Hercules Superclusters, which mark the edge of the structure. The void is not a perfect sphere but is roughly cylindrical in shape, with a limited number of galaxies aligned along a thin corridor that runs through its heart. These galaxies, sparse as they are, may offer clues about how such a vast region could have formed and remained so empty for so long.

A test for cosmological models

The discovery of the Boötes Void raised a question that still lingers in cosmology: does its size and emptiness challenge the standard model of the universe’s structure? The Lambda-cold dark matter (ΛCDM) model is the prevailing theory that describes the formation and evolution of the universe. It predicts the existence of voids, but it also sets limits on how large and empty they can be. The Boötes Void sits near those limits.

Some researchers have suggested that the void might be a natural outlier — a rare but still possible structure under the ΛCDM model. Others have argued that it could be evidence that the model is incomplete, or that there are unknown forces at work in the universe’s large-scale structure. There is also a related debate about whether the Milky Way itself is located within a void, which would have implications for our understanding of cosmic expansion and dark energy.

What we still don’t know

Despite decades of study, the Boötes Void continues to raise more questions than it answers. We do not know if the void is truly as empty as it appears, or if it contains faint, dim galaxies that have not yet been detected. We do not know whether it is a singular, stable structure or if it is still evolving. And we do not know whether similar voids exist elsewhere in the universe — or if they are as rare as the Boötes Void suggests.

What we do know is that the void is a window into the extremes of the universe’s structure. It is a place where the familiar patterns of galaxy distribution break down, and where the forces of gravity and expansion shape the cosmos in ways we are only beginning to understand. And it is a reminder that in the vast, dark spaces between the stars, there are still things we do not yet see.

一片几乎空无一物的气泡，横跨3.3亿光年，波江座空洞是宇宙中最大的空旷区域之一。身处其中的文明或许会望向外界，却看不到任何星星——并因此认定自己是孤独的。

1981年，天文学家罗伯特·基施纳（Robert Kirshner）和他的团队在进行一项测绘宇宙大尺度结构的调查时，发现了一些奇怪的现象：在牧夫座方向的太空中，银河的密度远低于预期。这个区域后来被命名为Boötes Void，其直径接近2亿光年。它只包含大约60个星系——而如此巨大的空间中应该存在约2000个星系。因此，它实际上是一片宇宙沙漠。

宇宙并不是星系的均匀海洋。相反，它是一张错综复杂的丝状结构和星系团交织的网络，而在这些结构之间则是巨大的空洞。这些空洞是正常的，甚至是预期中的。但Boötes Void却不同寻常。它不仅仅空无一物——它是目前已知最大的空洞之一。为了说明这一点，空洞中心附近最近的星系看起来会像仙女座星系那样遥远，而仙女座星系距离我们只有几百万光年。在空洞中，最近的星系则可能远在数亿光年之外，远远超出最强大的望远镜的观测范围。

宇宙网络中的超空洞

宇宙的结构常被描述为一张宇宙网络——一个巨大而相互连接的星系和暗物质网络。星系沿着丝状结构形成，这些结构连接着星系团和超星系团，而空洞则形成于这些结构之间的空间。空洞并非完全空无一物；它们包含一些星系，只是数量远低于平均水平。然而，Boötes Void却是一个超空洞——这些宇宙空隙中最大、最空的之一。

据认为，它是在数十亿年的时间里通过较小空洞的合并形成的。星系的形成和分布过程并非随机；它们受到dark matter的引力作用以及宇宙膨胀的影响。在Boötes Void的情况下，缺乏星系表明该区域的引力较弱，允许空间更自由地膨胀，并阻止了密集星系团的形成。

这个空洞的中心距离地球约7亿光年，位于武仙座超星系团附近，而这些超星系团标志着结构的边缘。这个空洞并不是一个完美的球体，而大致呈圆柱形，其中心有一条狭窄的走廊，只有少数星系沿着这条走廊分布。这些稀疏的星系或许能提供线索，解释这样一个巨大区域是如何形成并保持如此空旷这么长时间的。

对宇宙模型的考验

Boötes Void的发现提出了一个问题，这个问题至今仍在宇宙学领域引发思考：它的规模和空旷程度是否挑战了宇宙结构的标准模型？Lambda-cold dark matter（ΛCDM）模型是描述宇宙形成与演化的主流理论。它预测了空洞的存在，但也设定了它们可能达到的规模和空旷程度的限制。Boötes Void正好接近这些限制。

一些研究人员认为，这个空洞可能是一个自然的异常情况——在ΛCDM模型下，虽然罕见，但仍然可能存在的结构。另一些人则认为，它可能是该模型不完整的表现，或者表明宇宙大尺度结构中存在未知的力量。还有一个相关的争论是，银河系本身是否位于一个空洞之中，这将对我们的宇宙膨胀和dark energy的理解产生影响。

我们仍然不知道的事

尽管经过数十年的研究，Boötes Void仍然提出了比答案更多的问题。我们不知道这个空洞是否真的像看起来那样空无一物，或者它是否包含了一些尚未被探测到的微弱、昏暗的星系。我们不知道它是否是一个单一、稳定的结构，或者它是否仍在演变。我们也不知道宇宙中是否存在类似的空洞——或者它们是否像Boötes Void所暗示的那样稀有。

我们知道的是，这个空洞为我们提供了一个窥视宇宙结构极端情况的窗口。它是一个星系分布规律被打破的地方，引力和膨胀的力量以我们才刚刚开始理解的方式塑造着宇宙。它也提醒我们，在恒星之间的广阔黑暗空间中，仍然有我们尚未看到的事物。

Una burbuja de casi nada con un diámetro de 330 millones de años luz, el Vacío de Boötes es uno de los mayores espacios vacíos del universo. Dentro de él, una civilización podría mirar hacia afuera y no ver estrellas — y asumir que están solos.

En 1981, como parte de una encuesta para mapear la estructura a gran escala del universo, el astrónomo Robert Kirshner y su equipo descubrieron algo extraño: una región del espacio en dirección a la constelación de Boötes que contenía muchas menos galaxias de lo esperado. El área, posteriormente nombrada el Boötes Void, se extendía casi 200 millones de años luz de diámetro. Contenía solo aproximadamente 60 galaxias —una fracción de las 2000 o así que deberían estar presentes en un volumen tan vasto. En efecto, era un desierto cósmico.

El universo no es un mar uniforme de galaxias. En cambio, es una red entrelazada de filamentos y cúmulos, con espacios vacíos muy grandes —vacíos— entre ellos. Estos vacíos son normales, incluso esperados. Pero el Boötes Void era inusual. No era solo vacío —era uno de los vacíos más grandes conocidos. Para ponerlo en perspectiva, las galaxias más cercanas a su centro parecerían tan distantes como la galaxia Andrómeda lo es para nosotros, aunque Andrómeda está a solo unos millones de años luz. En el vacío, las galaxias más cercanas estarían a cientos de millones de años luz, mucho más allá del alcance incluso de los telescopios más potentes.

Un supervacío en la red cósmica

La estructura del universo a menudo se describe como una red cósmica —una vasta red interconectada de galaxias y materia oscura. Las galaxias se forman a lo largo de filamentos, que se extienden entre cúmulos y supercúmulos, con vacíos formándose en los espacios intermedios. Los vacíos no están realmente vacíos; contienen algunas galaxias, solo muchas menos de lo normal. El Boötes Void, sin embargo, es un supervacío —uno de los más grandes y vacíos de estos huecos cósmicos.

Se cree que se formó mediante la fusión de vacíos más pequeños a lo largo de miles de millones de años. El proceso de formación y distribución de galaxias no es aleatorio; está moldeado por la atracción gravitacional de la dark matter y la expansión del universo. En el caso del Boötes Void, la falta de galaxias sugiere que la atracción gravitacional en esa región era débil, permitiendo que el espacio se expandiera con mayor libertad y evitando la formación de cúmulos densos.

El centro del vacío está a unos 700 millones de años luz de la Tierra, y se encuentra cerca de los supercúmulos de Hércules, que marcan el borde de la estructura. El vacío no es una esfera perfecta, sino que tiene forma aproximadamente cilíndrica, con un número limitado de galaxias alineadas a lo largo de un delgado corredor que atraviesa su centro. Estas galaxias, escasas como son, podrían ofrecer pistas sobre cómo una región tan vasta podría haberse formado y permanecido tan vacía durante tanto tiempo.

Una prueba para los modelos cosmológicos

El descubrimiento del Boötes Void planteó una pregunta que aún persiste en la cosmología: ¿el tamaño y la vacuidad de este vacío desafían el modelo estándar de la estructura del universo? El modelo Lambda-cold dark matter (ΛCDM) es la teoría predominante que describe la formación y evolución del universo. Predice la existencia de vacíos, pero también establece límites sobre lo grandes y vacíos que pueden ser. El Boötes Void se encuentra cerca de esos límites.

Algunos investigadores han sugerido que el vacío podría ser un caso extremo natural —una estructura rara pero aún posible bajo el modelo ΛCDM. Otros han argumentado que podría ser evidencia de que el modelo es incompleto, o que hay fuerzas desconocidas en juego en la estructura a gran escala del universo. También hay un debate relacionado sobre si la propia Vía Láctea está ubicada dentro de un vacío, lo que tendría implicaciones para nuestra comprensión de la expansión cósmica y la dark energy.

Lo que aún no sabemos

A pesar de décadas de estudio, el Boötes Void sigue planteando más preguntas de las que responde. No sabemos si el vacío es realmente tan vacío como parece, o si contiene galaxias tenues y débiles que aún no se han detectado. No sabemos si es una estructura única y estable, o si aún está evolucionando. Y no sabemos si vacíos similares existen en otras partes del universo —o si son tan raros como sugiere el Boötes Void.

Lo que sí sabemos es que el vacío es una ventana a los extremos de la estructura del universo. Es un lugar donde los patrones familiares de distribución de galaxias se desvanecen, y donde las fuerzas de gravedad y expansión moldean el cosmos de maneras que apenas comenzamos a comprender. Y es un recordatorio de que en los vastos y oscuros espacios entre las estrellas, aún hay cosas que no vemos.

فجوة بويوت فارغة إلى حد كبير، تمتد على مسافة 330 مليون سنة ضوئية، وهي واحدة من أكبر المساحات الفارغة في الكون. داخلها، قد تراقب حضارة خارجها ولا ترى نجوماً — وتستنتج أنها وحيدة.

في عام 1981، كجزء من تقييم لرسم خريطة للهيكل الكوني الكبير، اكتشف عالم الفلك روبرت كيرش너 وإدارته شيئًا غريبًا: منطقة في الفضاء تتجه نحو كوكبة بوتيس تحتوي على عدد أقل بكثير من المجرات مما هو متوقع. وقد تم تسمية المنطقة لاحقًا باسم Boötes Void، وتمتد بقطر يقارب 200 مليون سنة ضوئية. وتحتوي فقط على حوالي 60 مجرة، وهي نسبة ضئيلة من 2000 مجرة أو نحو ذلك يجب أن تكون موجودة في حجم هائل كهذا. وبالفعل، كانت هذه منطقة جرداء كونية.

الكون ليس بحرًا موحدًا من المجرات. بل هو شبكة معقدة من الخيوط والكластرات، مع فراغات هائلة - فراغات - بينها. هذه الفراغات طبيعية، بل متوقعة حتى. لكن Boötes Void كانت استثنائية. لم تكن فارغة فقط - بل كانت واحدة من أكبر الفراغات المعروفة. لوضع الأمور في نظرة واقعية، فإن أقرب المجرات إلى مركزها ستظهر بقدر ما تظهر المجرة الأندروميدا لنا، ومع ذلك فإن المجرة الأندروميدا تبعد بضع ملايين السنين الضوئية فقط. أما في الفراغ، فإن أقرب المجرات ستكون على بعد مئات الملايين من السنين الضوئية، بعيدة جدًا حتى عن أقوى التلسكوبات.

فراغ عملاق في شبكة الكون

يُوصف هيكل الكون غالبًا على أنه شبكة كونية - شبكة هائلة متصلة من المجرات والمادة المظلمة. تتشكل المجرات على طول خيوط تمتد بين الكластرات والكластرات الفائقة، مع تشكيل الفراغات في الفراغات بينها. الفراغات ليست فارغة حقًا؛ فهي تحتوي على بعض المجرات، لكنها أقل بكثير من المتوسط. Boötes Void، ومع ذلك، هي فراغ عملاق - واحدة من أكبر وأجود هذه الفراغات الكونية.

يُعتقد أنها تشكلت من خلال دمج فراغات أصغر على مدى مليارات السنين. عملية تشكيل المجرات وتوزيعها ليست عشوائية؛ بل تُشكَّل بواسطة قوة الجاذبية dark matter وتوسع الكون. في حالة Boötes Void، فإن نقص المجرات يشير إلى أن قوة الجاذبية في تلك المنطقة كانت ضعيفة، مما سمح للفراغ بالتوسع بحرية أكبر ومنع تشكيل كластرات كثيفة.

مركز الفراغ يبعد حوالي 700 مليون سنة ضوئية عن الأرض، ويقع بالقرب من كластرات الهراقل الفائقة، والتي تشير إلى حافة الهيكل. الفراغ ليس كرويًا مثاليًا، بل يشبه الأسطوانة تقريبًا، مع عدد محدود من المجرات المرتبطة على طول ممر ضيق يمر عبر قلبها. هذه المجرات، المتناثرة كما هي، قد توفر أدلة حول كيفية تشكيل مثل هذه المنطقة الواسعة والبقاء فارغة لفترة طويلة جدًا.

اختبار للنماذج الكونية

اكتشاف Boötes Void أثار سؤالًا يظل قائماً في علم الكونيات: هل حجمها وفراغها يشكلان تحديًا للنموذج القياسي لهيكل الكون؟ نموذج Lambda-cold dark matter (ΛCDM) هو النظرية السائدة التي تصف تشكيل الكون وتطوره. فهو يتنبأ بوجود فراغات، لكنه يضع أيضًا حدودًا لحجمها وفراغها. Boötes Void تقع بالقرب من هذه الحدود.

اقترح بعض الباحثين أن الفراغ قد يكون استثناءً طبيعيًا - هيكل نادر لكنه ممكن تحت نموذج ΛCDM. بينما اقترح آخرون أنه قد يكون دليلًا على أن النموذج غير مكتمل، أو أن هناك قوى غير معروفة تعمل في هيكل الكون الكلي. هناك أيضًا جدل مرتبط حول ما إذا كانت مجرة درب التبانة نفسها تقع داخل فراغ، مما سيكون له تأثير على فهمنا لتوسع الكون وdark energy.

ما لا نزال لا نعرفه

رغم عقود من الدراسة، Boötes Void تستمر في طرح أسئلة أكثر مما تجيب عنها. لا نعرف إذا ما كان الفراغ فارغًا حقًا كما يبدو، أو إذا كان يحتوي على مجرات خافتة وغامضة لم تُكتشف بعد. لا نعرف إذا ما كان هيكلًا فرديًا مستقرًا، أو ما إذا كان لا يزال يتغير. ولا نعرف إذا ما كانت فراغات مشابهة موجودة في أجزاء أخرى من الكون - أو إذا ما كانت نادرة كما يشير Boötes Void.

ما نعرفه هو أن الفراغ نافذة في أطراف هيكل الكون. إنه مكان تنهار فيه الأنماط المألوفة لتوزيع المجرات، حيث تشكل قوى الجاذبية والتوسع الكون في طريقة لا نبدأ في فهمها فقط. وهو تذكير بأن في الفراغات المظلمة الواسعة بين النجوم، لا يزال هناك أشياء لا نراها بعد.

Um bolha de quase nada com 330 milhões de anos-luz de diâmetro, o Boötes Void é um dos maiores espaços vazios do universo. Dentro dele, uma civilização poderia olhar para fora e não ver estrelas — e assumir que estão sozinhos.

Em 1981, como parte de uma pesquisa para mapear a estrutura em grande escala do universo, o astrônomo Robert Kirshner e sua equipe descobriram algo estranho: uma região do espaço na direção da constelação de Boötes que continha muito menos galáxias do que o esperado. A área, posteriormente batizada de Boötes Void, estendia-se por quase 200 milhões de anos-luz de diâmetro. Continha apenas cerca de 60 galáxias — uma fração das 2.000 ou mais que deveriam estar presentes nesse vasto volume. Em essência, era um deserto cósmico.

O universo não é um mar uniforme de galáxias. Em vez disso, é uma teia entrelaçada de filamentos e aglomerados, com grandes espaços vazios — vórtices — entre eles. Esses vórtices são normais, até mesmo esperados. Mas o Boötes Void era incomum. Não era apenas vazio — era um dos maiores vórtices conhecidos. Para colocar em perspectiva, as galáxias mais próximas de seu centro pareceriam tão distantes quanto a galáxia Andrômeda parece para nós, embora Andrômeda esteja a apenas alguns milhões de anos-luz de distância. No vórtice, as galáxias mais próximas estariam centenas de milhões de anos-luz longe, muito além do alcance, mesmo dos telescópios mais potentes.

Um supervórtice na teia cósmica

A estrutura do universo é frequentemente descrita como uma teia cósmica — uma vasta rede interconectada de galáxias e matéria escura. Galáxias se formam ao longo de filamentos, que se estendem entre aglomerados e superaglomerados, com vórtices formando-se nos espaços entre eles. Vórtices não são verdadeiramente vazios; contêm algumas galáxias, apenas muito menos do que o normal. O Boötes Void, no entanto, é um supervórtice — um dos maiores e mais vazios desses espaços cósmicos.

Acredita-se que tenha se formado através da fusão de vórtices menores ao longo de bilhões de anos. O processo de formação e distribuição das galáxias não é aleatório; é moldado pela atração gravitacional da dark matter e pela expansão do universo. No caso do Boötes Void, a falta de galáxias sugere que a atração gravitacional naquela região era fraca, permitindo que o espaço se expandisse mais livremente e impedindo a formação de aglomerados densos.

O centro do vórtice está a cerca de 700 milhões de anos-luz da Terra, e está localizado perto dos Superaglomerados de Hércules, que marcam a borda da estrutura. O vórtice não é uma esfera perfeita, mas é aproximadamente cilíndrico em forma, com um número limitado de galáxias alinhadas ao longo de um fino corredor que atravessa seu centro. Essas galáxias, escassas que sejam, podem oferecer pistas sobre como uma região tão vasta poderia ter se formado e permanecido tão vazia por tanto tempo.

Um teste para modelos cosmológicos

A descoberta do Boötes Void levantou uma pergunta que ainda persiste na cosmologia: seu tamanho e vazio desafiam o modelo padrão da estrutura do universo? O modelo Lambda-cold dark matter (ΛCDM) é a teoria predominante que descreve a formação e evolução do universo. Ele prevê a existência de vórtices, mas também estabelece limites sobre o quão grandes e vazios eles podem ser. O Boötes Void está perto desses limites.

Alguns pesquisadores sugeriram que o vórtice pode ser um outlier natural — uma estrutura rara, mas ainda possível, sob o modelo ΛCDM. Outros argumentaram que ele poderia ser evidência de que o modelo está incompleto, ou que existem forças desconhecidas em ação na estrutura em grande escala do universo. Há também um debate relacionado sobre se a própria Via Láctea está localizada dentro de um vórtice, o que teria implicações para nossa compreensão da expansão cósmica e da dark energy.

O que ainda não sabemos

Apesar de décadas de estudo, o Boötes Void continua a levantar mais perguntas do que respostas. Não sabemos se o vórtice é realmente tão vazio quanto parece, ou se contém galáxias frágeis e fracas que ainda não foram detectadas. Não sabemos se é uma estrutura singular e estável, ou se ainda está em evolução. E não sabemos se vórtices semelhantes existem em outras partes do universo — ou se são tão raros quanto o Boötes Void sugere.

O que sabemos é que o vórtice é uma janela para os extremos da estrutura do universo. É um lugar onde os padrões familiares de distribuição das galáxias se desfazem, e onde as forças da gravidade e da expansão moldam o cosmos de maneiras que começamos apenas a compreender. E é um lembrete de que, nos vastos espaços escuros entre as estrelas, ainda há coisas que não vemos.

33000万光年もの広がりを持つ、ほぼ何もない泡のような空間であるボオーテス空洞は、宇宙で最も広大な空虚な領域の一つだ。その中に文明が存在していたとしても、星を見上げることすらできず、自分たちが宇宙で唯一の存在だと考えてしまうかもしれない。

1981年、天文学家ロバート・キルシュナーとそのチームは、宇宙の大規模構造を地図化するための調査の一環として、奇妙なものを発見した。それは、星座のブーテスの方向にある、予想よりもはるかに銀河が少ない空間の領域だった。この領域は後にBoötes Voidと名付けられ、直径ほぼ2億光年にも及ぶ。ここには約60個の銀河しか存在せず、その広大な体積に存在すべき2000個ほどの銀河の一部に過ぎなかった。つまり、これは実質的に宇宙の砂漠だった。

宇宙は銀河の均一な海ではない。代わりに、フィラメントやクラスターの複雑なネットワークであり、その間には広大な空洞、すなわち「ヴォイド」が存在する。これらのヴォイドは通常であり、むしろ予想されるものである。しかし、Boötes Voidは異常だった。ただ空っぽというだけでなく、これは知られているヴォイドの中でも最大級のものだった。比較のために考えてみよう。そのヴォイドの中心に最も近い銀河は、アンドロメダ銀河が我々に対して示すような遠さに見えるだろう。だがアンドロメダ銀河は数百万光年しか離れていない。ヴォイドの中では、最も近い銀河は数百億光年先にあり、最も強力な望遠鏡の到達範囲をはるかに超える。

宇宙ウェブにおけるスーパーヴォイド

宇宙の構造はしばしば「宇宙ウェブ」と表現されることがある。それは、銀河と暗黒物質からなる広大で相互に関係するネットワークである。銀河はクラスターと超クラスターの間をつなぐフィラメントに沿って形成され、ヴォイドはその間の空間に形成される。ヴォイドは完全に空っぽではない。いくつかの銀河は含まれるが、平均よりもはるかに少ない。しかし、Boötes Voidはスーパーヴォイドである。これは宇宙の空洞の中で最大かつ最も空っぽなものの一つだ。

それは数十億年かけて小さなヴォイドが合併したことで形成されたと考えられている。銀河の形成と分布のプロセスはランダムではない。それはdark matterの重力の影響と宇宙の膨張によって形作られている。Boötes Voidの場合、銀河の欠如はその地域の重力が弱かったことを示唆しており、空間がより自由に膨張し、密なクラスターの形成を妨げたのであろう。

ヴォイドの中心は地球から約7億光年離れており、その構造の端にあるヒラクレス超銀河団の近くにある。ヴォイドは完全な球体ではなく、ヴォイドの中心を貫く細い通路に沿って少数の銀河が並んでいる。これらの銀河は希少ではあるが、なぜその広大な領域が長期間にわたってこんなにも空っぽのままだったのか、その形成についての手がかりを提供しているかもしれない。

宇宙論的モデルの検証

Boötes Voidの発見は、宇宙論において今も残る問いを提起した。それは、ヴォイドの規模と空っぽさが宇宙構造の標準モデルに挑戦しているのか、という問いである。Lambda-cold dark matter（ΛCDM）モデルは、宇宙の形成と進化を説明する主流の理論である。このモデルはヴォイドの存在を予測しているが、ヴォイドの最大サイズや空っぽさには限界を設定している。Boötes Voidはその限界に近い。

一部の研究者は、ヴォイドがΛCDMモデル下でも起こり得る珍しい構造に過ぎないと主張している。一方で、ヴォイドはモデルが不完全であるか、あるいは宇宙の大規模構造に未知の力が働いている証拠である可能性もあると指摘する研究者もいる。関連して、我々の銀河である天の川銀河がヴォイドの中に位置しているという議論もある。これは宇宙の膨張やdark energyの理解に影響を与えるだろう。

まだわかっていないこと

数十年にわたる研究にもかかわらず、Boötes Voidは答えよりも多くの疑問を提起し続けている。ヴォイドが本当に見た目ほど空っぽなのか、あるいはまだ検出されていない微弱で暗い銀河を含んでいるのかはわかっていない。ヴォイドが単一で安定した構造なのか、あるいはまだ進化しているのかはわかっていない。また、宇宙の他の場所に類似のヴォイドが存在するのか、それともBoötes Voidが示唆するように非常に珍しいのかはわかっていない。

わかっているのは、ヴォイドが宇宙構造の極端な例であるということだ。それは銀河分布の一般的なパターンが崩れ、重力と膨張の力が宇宙を我々が今始めたばかりの理解のしかたで形作っている場所だ。そして、それは星々の間にある広大で暗い空間に、まだ我々が見えていないものがあることを思い出させてくれる。

Un vide de presque rien, s'étendant sur 330 millions d'années-lumière, le Boötes Void est l'un des plus grands espaces vides de l'univers. À l'intérieur, une civilisation pourrait regarder autour d'elle et ne voir aucune étoile — et supposer qu'elle est seule.

En 1981, dans le cadre d'une enquête visant à cartographier la structure à grande échelle de l'univers, l'astronome Robert Kirshner et son équipe ont découvert quelque chose d'étrange : une région de l'espace dans la direction de la constellation de la Vierge qui contenait bien moins de galaxies qu'attendu. Cette zone, plus tard nommée le Boötes Void, s'étendait sur près de 200 millions d'années-lumière de diamètre. Elle n'abritait que quelques soixante galaxies — une fraction des 2 000 environ qui auraient dû être présentes dans un volume si vaste. En somme, il s'agissait d'un désert cosmique.

L'univers n'est pas une mer uniforme de galaxies. Il s'agit plutôt d'un réseau entrelacé de filaments et d'amas, avec d'immenses espaces vides — des vide — entre eux. Ces vides sont normaux, voire attendus. Mais le Boötes Void était inhabituel. Il ne s'agissait pas seulement d'un espace vide — c'était l'un des plus grands vides connus. Pour le mettre en perspective, les galaxies les plus proches de son centre sembleraient aussi éloignées que la galaxie d'Andromède le paraît à nos yeux, pourtant Andromède n'est qu'à quelques millions d'années-lumière. Dans le vide, les galaxies les plus proches seraient situées des centaines de millions d'années-lumière plus loin, bien au-delà de la portée même des télescopes les plus puissants.

Un supervide dans le réseau cosmique

La structure de l'univers est souvent décrite comme un réseau cosmique — un vaste réseau interconnecté de galaxies et de matière noire. Les galaxies se forment le long de filaments, qui s'étirent entre les amas et les superamas, les vides se formant dans les espaces intermédiaires. Les vides ne sont pas véritablement vides ; ils contiennent quelques galaxies, mais nettement moins que la moyenne. Le Boötes Void, cependant, est un supervide — l'un des plus grands et des plus vides de ces lacunes cosmiques.

On pense qu'il s'est formé par la fusion de petits vides au cours de milliards d'années. Le processus de formation et de distribution des galaxies n'est pas aléatoire ; il est façonné par l'attraction gravitationnelle de la dark matter et l'expansion de l'univers. Dans le cas du Boötes Void, le manque de galaxies suggère que l'attraction gravitationnelle dans cette région était faible, permettant à l'espace de s'étendre plus librement et empêchant la formation d'amas denses.

Le centre du vide se trouve à environ 700 millions d'années-lumière de la Terre, et il se trouve près des superamas d'Hercule, qui marquent la limite de la structure. Le vide n'est pas une sphère parfaite, mais a une forme approximativement cylindrique, avec un nombre limité de galaxies alignées le long d'un corridor étroit qui traverse son cœur. Ces galaxies, rares qu'elles soient, pourraient offrir des indices sur la manière dont une telle région vaste a pu se former et rester si vide pendant si longtemps.

Une épreuve pour les modèles cosmologiques

La découverte du Boötes Void a soulevé une question qui persiste encore en cosmologie : sa taille et son vide mettent-ils à l'épreuve le modèle standard de la structure de l'univers ? Le modèle Lambda-cold dark matter (ΛCDM) est la théorie dominante décrivant la formation et l'évolution de l'univers. Il prédit l'existence de vides, mais il fixe aussi des limites sur leur taille et leur vide. Le Boötes Void se situe près de ces limites.

Certains chercheurs ont suggéré que le vide pourrait être un cas extrême naturel — une structure rare, mais néanmoins possible selon le modèle ΛCDM. D'autres ont avancé qu'il pourrait être une preuve que le modèle est incomplet, ou que des forces inconnues interviennent dans la structure à grande échelle de l'univers. Il existe aussi un débat lié sur la question de savoir si notre propre Voie lactée se trouve elle-même dans un vide, ce qui aurait des implications sur notre compréhension de l'expansion cosmique et de la dark energy.

Ce que nous ne savons toujours pas

Malgré des décennies d'études, le Boötes Void continue de poser plus de questions qu'il n'en résout. Nous ne savons pas si le vide est vraiment aussi vide qu'il y paraît, ou s'il contient des galaxies faibles et faiblement lumineuses qui n'ont pas encore été détectées. Nous ne savons pas s'il s'agit d'une structure unique et stable, ou s'il évolue encore. Et nous ne savons pas s'il existe d'autres vides semblables ailleurs dans l'univers — ou si, comme le suggère le Boötes Void, ils sont rares.

Ce que nous savons, c'est que le vide est une fenêtre sur les extrêmes de la structure de l'univers. C'est un lieu où les modèles habituels de distribution des galaxies s'effondrent, et où les forces de la gravité et de l'expansion façonnent le cosmos de manière que nous commençons à peine à comprendre. Et c'est un rappel que dans les immenses espaces sombres entre les étoiles, il y a encore des choses que nous ne voyons pas encore.

Sebuah gelembung hampir kosong yang mencakup 330 juta tahun cahaya, Boötes Void adalah salah satu ruang kosong terbesar di alam semesta. Di dalamnya, sebuah peradaban mungkin melihat ke luar dan tidak melihat bintang pun — lalu mengasumsikan bahwa mereka sendirian.

Pada tahun 1981, sebagai bagian dari survei untuk memetakan struktur skala besar alam semesta, ahli astronomi Robert Kirshner dan timnya menemukan sesuatu yang aneh: daerah ruang angkasa di arah konstelasi Boötes yang mengandung jauh lebih sedikit galaksi dari yang diharapkan. Wilayah tersebut, yang kemudian diberi nama Boötes Void, mencakup hampir 200 juta tahun cahaya diameter. Wilayah tersebut hanya mengandung sekitar 60 galaksi — hanya sebagian kecil dari 2.000 galaksi yang seharusnya ada dalam volume yang sangat luas. Dengan demikian, secara efektif, itu adalah gurun kosmik.

Alam semesta bukanlah lautan seragam galaksi. Sebaliknya, itu adalah jaringan rumit dari filamen dan gugus, dengan ruang kosong yang sangat luas — ruang kosong — di antaranya. Rongga-rongga ini normal, bahkan diharapkan. Namun Boötes Void tidak biasa. Bukan hanya kosong — itu adalah salah satu rongga terbesar yang diketahui. Untuk memberi gambaran, galaksi-galaksi terdekat ke pusatnya akan terlihat sejauh galaksi Andromeda terlihat bagi kita, meskipun Andromeda hanya berada beberapa juta tahun cahaya jauhnya. Di dalam rongga tersebut, galaksi-galaksi terdekat akan berada ratusan juta tahun cahaya jauhnya, jauh di luar jangkauan bahkan teleskop paling canggih sekalipun.

Sebuah rongga super dalam jaringan kosmik

Struktur alam semesta sering digambarkan sebagai jaringan kosmik — jaringan besar, saling terhubung dari galaksi dan materi gelap. Galaksi-galaksi terbentuk sepanjang filamen, yang meregang antara gugus dan superkluster, dengan rongga terbentuk di ruang antaranya. Rongga bukan benar-benar kosong; mereka mengandung beberapa galaksi, hanya saja jauh lebih sedikit dari rata-rata. Boötes Void, bagaimanapun, adalah rongga super — salah satu celah kosmik terbesar dan paling kosong.

Diperkirakan telah terbentuk melalui penggabungan rongga-rongga kecil selama miliaran tahun. Proses pembentukan dan distribusi galaksi bukanlah acak; hal itu dibentuk oleh tarikan gravitasi dark matter dan ekspansi alam semesta. Dalam kasus Boötes Void, kekurangan galaksi menunjukkan bahwa tarikan gravitasi di wilayah tersebut lemah, memungkinkan ruang untuk mengembang lebih bebas dan mencegah terbentuknya gugus padat.

Pusat rongga berada sekitar 700 juta tahun cahaya dari Bumi, dan terletak dekat dengan Superkluster Hercules, yang menandai tepi struktur tersebut. Rongga ini bukan bola sempurna, tetapi bentuknya hampir silinder, dengan jumlah terbatas galaksi yang sejajar di sepanjang koridor tipis yang melintasi intinya. Galaksi-galaksi ini, yang sangat langka, mungkin memberikan petunjuk tentang bagaimana wilayah yang sangat luas ini bisa terbentuk dan tetap kosong selama bertahun-tahun.

Sebuah uji coba untuk model kosmologi

Penemuan Boötes Void mengajukan pertanyaan yang masih menggema di bidang kosmologi: apakah ukuran dan kekosongan rongga ini menantang model standar struktur alam semesta? Model Lambda-cold dark matter (ΛCDM) adalah teori yang dominan yang menggambarkan pembentukan dan evolusi alam semesta. Model ini memprediksi keberadaan rongga, tetapi juga menetapkan batas-batas tentang seberapa besar dan kosong rongga bisa menjadi. Boötes Void berada di dekat batas-batas tersebut.

Beberapa peneliti mengusulkan bahwa rongga mungkin merupakan outlier alami — struktur yang langka tetapi masih mungkin di bawah model ΛCDM. Yang lain berargumen bahwa itu bisa menjadi bukti bahwa model tersebut tidak lengkap, atau bahwa ada kekuatan-kekuatan yang tidak diketahui bekerja dalam struktur skala besar alam semesta. Ada juga debat terkait apakah Bima Sakti sendiri berada di dalam sebuah rongga, yang akan memiliki implikasi bagi pemahaman kita tentang ekspansi kosmik dan dark energy.

Apa yang masih belum kita ketahui

Meskipun telah dipelajari selama beberapa dekade, Boötes Void terus mengajukan lebih banyak pertanyaan daripada jawaban. Kita tidak tahu apakah rongga benar-benar kosong seperti yang tampak, atau apakah mengandung galaksi-galaksi redup dan redup yang belum terdeteksi. Kita tidak tahu apakah itu struktur tunggal yang stabil atau apakah masih berkembang. Dan kita tidak tahu apakah rongga serupa ada di tempat lain di alam semesta — atau apakah mereka sejarang seperti yang disarankan Boötes Void.

Apa yang kita ketahui adalah bahwa rongga ini adalah jendela ke ekstrem struktur alam semesta. Ini adalah tempat di mana pola-pola umum distribusi galaksi hancur, dan kekuatan gravitasi serta ekspansi membentuk kosmos dalam cara-cara yang baru mulai kita pahami. Dan itu adalah pengingat bahwa di ruang gelap yang luas antara bintang-bintang, masih ada hal-hal yang belum kita lihat.

Eine Blase aus fast Nichts, 330 Millionen Lichtjahre im Durchmesser, der Boötes-Leerraum ist eines der größten leeren Räume im Universum. Innerhalb davon könnte eine Zivilisation hinausblicken und keine Sterne sehen – und annehmen, sie seien allein.

Im Jahr 1981 entdeckte der Astronom Robert Kirshner und sein Team im Rahmen einer Umfrage, die die großräumige Struktur des Universums kartieren sollte, etwas Ungewöhnliches: eine Region des Raums in Richtung des Sternbildes Bote, die weit weniger Galaxien enthielt, als erwartet. Das Gebiet, später als Boötes Void bezeichnet, erstreckte sich fast 200 Millionen Lichtjahre im Durchmesser. Es enthielt nur etwa 60 Galaxien – einen Bruchteil der etwa 2000, die in einem solch riesigen Volumen hätten vorkommen sollen. Es war im Grunde genommen eine kosmische Wüste.

Das Universum ist keine gleichmäßige Flut aus Galaxien. Stattdessen ist es ein verworrenes Netz aus Fäden und Haufen, mit riesigen leeren Räumen – Hohlräumen – dazwischen. Diese Hohlräume sind normal, ja sogar erwartet. Der Boötes Void war jedoch ungewöhnlich. Er war nicht nur leer – er war einer der größten Hohlräume, die bekannt waren. Um dies in den Blick zu fassen: Die nächstgelegenen Galaxien zu seinem Zentrum würden genauso weit entfernt erscheinen wie die Andromedagalaxie für uns, doch Andromeda ist nur einige Millionen Lichtjahre weit entfernt. Im Hohlraum wären die nächstgelegenen Galaxien hunderte Millionen Lichtjahre weit entfernt, weit außerhalb der Reichweite selbst der leistungsfähigsten Teleskope.

Ein supervoid im kosmischen Netz

Die Struktur des Universums wird oft als kosmisches Netz beschrieben – ein riesiges, miteinander verbundenes Netzwerk aus Galaxien und Dunkler Materie. Galaxien bilden sich entlang von Fäden, die zwischen Haufen und Superhaufen verlaufen, wobei Hohlräume in den Zwischenräumen entstehen. Hohlräume sind nicht wirklich leer; sie enthalten einige Galaxien, nur viel weniger als durchschnittlich. Der Boötes Void ist jedoch ein supervoid – einer der größten und leersten dieser kosmischen Lücken.

Man vermutet, dass er sich über Milliarden von Jahren durch das Zusammenschmelzen kleinerer Hohlräume gebildet hat. Der Prozess der Galaxienbildung und -verteilung ist nicht zufällig; er wird durch die Schwerkraft der dark matter und die Expansion des Universums geformt. Im Fall des Boötes Void deutet das Fehlen von Galaxien darauf hin, dass die Schwerkraft in dieser Region schwach war, wodurch der Raum sich freier ausdehnen konnte und die Bildung dichter Haufen verhinderte.

Das Zentrum des Hohlraums liegt etwa 700 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, und es befindet sich in der Nähe der Hercules-Superhaufen, die den Rand der Struktur markieren. Der Hohlraum ist nicht eine perfekte Kugel, sondern hat ungefähr die Form eines Zylinders, mit einer begrenzten Anzahl von Galaxien entlang eines dünnen Korridors, der durch sein Zentrum verläuft. Diese Galaxien, so spärlich sie auch sind, könnten Hinweise darauf liefern, wie ein solch riesiges Gebiet entstanden sein und so leer geblieben sein könnte.

Ein Test für kosmologische Modelle

Die Entdeckung des Boötes Void stellte eine Frage, die in der Kosmologie bis heute besteht: Stellt seine Größe und Leere die Standardtheorie der Struktur des Universums in Frage? Das Lambda-cold dark matter-Modell (ΛCDM) ist die vorherrschende Theorie, die die Entstehung und Entwicklung des Universums beschreibt. Es prognostiziert die Existenz von Hohlräumen, legt aber auch Grenzen fest, wie groß und leer diese sein können. Der Boötes Void liegt in der Nähe dieser Grenzen.

Einige Forscher argumentieren, dass der Hohlraum ein natürlicher Extremfall sein könnte – eine seltene, aber dennoch mögliche Struktur unter dem ΛCDM-Modell. Andere behaupten, er könnte ein Hinweis darauf sein, dass das Modell unvollständig ist, oder dass es unbekannte Kräfte in der großräumigen Struktur des Universums gibt. Es gibt auch eine verwandte Debatte darüber, ob die Milchstraße selbst in einem Hohlraum liegt, was Folgen für unser Verständnis der kosmischen Expansion und der dark energy hätte.

Was wir immer noch nicht wissen

Trotz Jahrzehnten der Forschung wirft der Boötes Void weiterhin mehr Fragen auf, als er beantwortet. Wir wissen nicht, ob der Hohlraum tatsächlich so leer ist, wie er erscheint, oder ob er fadefarbene, schwache Galaxien enthält, die noch nicht entdeckt wurden. Wir wissen nicht, ob er eine einzelne, stabile Struktur ist oder ob er sich noch weiterentwickelt. Und wir wissen nicht, ob ähnliche Hohlräume anderswo im Universum existieren – oder ob sie so selten sind, wie der Boötes Void vermuten lässt.

Was wir wissen, ist, dass der Hohlraum ein Fenster in die Extremformen der Struktur des Universums ist. Es ist ein Ort, an dem die vertrauten Muster der Galaxienverteilung zusammenbrechen und an dem die Kräfte der Schwerkraft und der Expansion den Kosmos in Weisen formen, die wir erst beginnen zu verstehen. Und er ist eine Erinnerung daran, dass in den weiten, dunklen Räumen zwischen den Sternen immer noch Dinge existieren, die wir noch nicht sehen.

Пузырь почти ничего размером в 330 миллионов световых лет, Пустота Беренices — это одно из самых больших пустых пространств во Вселенной. Внутри него цивилизация могла бы выглянуть и не увидеть звезд — и предположить, что они одни.

В 1981 году, в рамках обследования, направленного на изучение крупномасштабной структуры Вселенной, астроном Роберт Киршнер и его команда обнаружили что-то необычное: область пространства в направлении созвездия Берендей, в которой галактик оказалось гораздо меньше, чем ожидалось. Эта область, позже получившая название Boötes Void, простиралась почти на 200 миллионов световых лет в диаметре. В ней находилось лишь около 60 галактик — доля от 2000, которые должны были бы присутствовать в таком огромном объеме. Это был, по сути, космический пустынный регион.

Вселенная не представляет собой однородное море галактик. На самом деле, это запутанная сеть нитей и скоплений, с огромными пустыми пространствами — пустотами — между ними. Эти пустоты нормальны, даже ожидаемы. Но Boötes Void была необычной. Она не просто была пустой — она была одной из самых больших известных пустот. Чтобы понять это, представьте: ближайшие к её центру галактики выглядели бы такими же далекими, как галактика Андромеда для нас, но Андромеда находится всего на несколько миллионов световых лет от нас. В пустоте ближайшие галактики находились бы на сотни миллионов световых лет, гораздо дальше, чем могут достичь даже самые мощные телескопы.

Сверхпустота в космической паутине

Структура Вселенной часто описывается как космическая паутина — огромная, взаимосвязанная сеть галактик и темной материи. Галактики формируются вдоль нитей, которые протягиваются между скоплениями и сверхскоплениями, а пустоты образуются в промежутках между ними. Пустоты не являются полностью пустыми; они содержат некоторые галактики, просто гораздо меньше, чем в среднем. Однако Boötes Void является сверхпустотой — одной из самых больших и самых пустых из этих космических промежутков.

Предполагается, что она образовалась в результате объединения меньших пустот за миллиарды лет. Процесс формирования и распределения галактик не случаен; он определяется гравитационным притяжением dark matter и расширением Вселенной. В случае Boötes Void отсутствие галактик указывает на то, что гравитационное притяжение в этой области было слабым, что позволило пространству расширяться свободнее и не давало возможности возникнуть плотным скоплениям.

Центр пустоты находится примерно в 700 миллионах световых лет от Земли, и она расположена рядом с сверхскоплениями Геркулеса, которые обозначают край структуры. Пустота не представляет собой идеальную сферу, а скорее имеет цилиндрическую форму, с ограниченным числом галактик, выстроенных вдоль узкого коридора, пронзающего её центр. Эти галактики, хоть и редкие, могут дать ключ к пониманию того, как могла образоваться и оставаться такой пустой на протяжении столь долгого времени такая обширная область.

Проверка космологических моделей

Открытие Boötes Void подняло вопрос, который до сих пор остается актуальным в космологии: не противоречит ли её размер и пустота стандартной модели структуры Вселенной? Модель Lambda-cold dark matter (ΛCDM) является преобладающей теорией, описывающей формирование и эволюцию Вселенной. Она предсказывает существование пустот, но также устанавливает пределы их размера и степени пустоты. Boötes Void находится около этих пределов.

Некоторые исследователи предполагают, что пустота может быть естественным выбросом — редкой, но все же возможной структурой в рамках модели ΛCDM. Другие утверждают, что она может служить доказательством того, что модель неполна, или что в структуре Вселенной действуют неизвестные силы. Также существует связанная дискуссия о том, находится ли сама наша Галактика внутри пустоты, что имело бы последствия для нашего понимания космического расширения и dark energy.

То, чего мы до сих пор не знаем

Несмотря на десятилетия исследований, Boötes Void продолжает задавать больше вопросов, чем даёт ответов. Мы не знаем, насколько она действительно пуста, или содержит ли она тусклые, слабо светящиеся галактики, которые ещё не были обнаружены. Мы не знаем, является ли она единственной, стабильной структурой или всё ещё развивается. И мы не знаем, существуют ли подобные пустоты в других частях Вселенной — или они так редки, как это предполагает Boötes Void.

То, что мы знаем, это то, что пустота — это окно в экстремумы структуры Вселенной. Это место, где привычные закономерности распределения галактик нарушаются, и где силы гравитации и расширения формируют космос в таких способах, которые мы только начинаем понимать. И это напоминание о том, что во мраке огромных пространств между звёздами всё ещё есть вещи, которые мы ещё не видим.

우주에서 가장 넓은 공허 공간 중 하나인 보우테스 공허(Void)는 거의 무언가 없는 거품 같은 공간으로, 지름이 3300만 광년에 달한다. 거기서 문명이 밖을 바라보면 별을 전혀 볼 수 없고, 자신들이 외로운 존재라고 생각할지도 모른다.

1981년, 우주 대규모 구조를 매핑하기 위한 조사 중 천문학자 로버트 키르슈너와 그의 팀은 이상한 현상을 발견했다. 별자리 부부자리 방향의 공간에서 예상보다 훨씬 적은 은하가 존재한다는 것이다. 이 영역은 이후 Boötes Void이라는 이름을 얻었으며, 지름이 거의 2억 광년에 달했다. 이 안에는 약 60개의 은하만 존재했는데, 이는 수억 광년에 달하는 거대한 부피에 있어 예상되는 2000개에 불과한 일부분에 불과했다. 즉, 이는 실질적으로 우주의 사막이었다.

우주는 은하들의 균일한 바다처럼 보이지 않는다. 대신, 복잡한 필라멘트와 클러스터의 얽힌 웹이며, 그 사이에는 방대한 공백인 '공간공허'가 있다. 이러한 공간공허는 정상적이며 예상되는 현상이지만, Boötes Void은 특이했다. 단순히 공허한 것이 아니라, 알려진 우주공허 중에서도 가장 큰 것 중 하나였다. 이를 설명하자면, 중심부에서 가장 가까운 은하는 우리에게 안드로메다 은하처럼 멀리 보일 정도였다. 그러나 안드로메다는 단지 수백만 광년 떨어져 있을 뿐이다. 공간공허 안에서는 가장 가까운 은하들이 수억 광년이나 떨어져 있어, 가장 강력한 망원경으로도 도달할 수 없는 곳에 있는 것이다.

우주의 거대공허

우주의 구조는 종종 '우주웹'으로 묘사된다. 이는 은하와 암흑물질로 구성된 거대하고 연결된 네트워크이다. 은하는 필라멘트를 따라 형성되며, 클러스터와 초클러스터 사이를 잇는다. 그리고 공허는 이들 사이의 공간을 형성한다. 공허는 완전히 비어 있는 것이 아니라, 평균보다 훨씬 적은 수의 은하를 포함하고 있을 뿐이다. 그러나 Boötes Void는 '거대공허'로, 이러한 우주공백 중에서도 가장 크고 공허한 것이다.

이 공간공허는 수십억 년 동안 작은 공허들이 합쳐지며 형성된 것으로 추정된다. 은하 형성과 분포는 무작위적이지 않으며, dark matter의 중력과 우주의 팽창에 의해 형성된다. Boötes Void의 경우, 은하의 부재는 그 지역의 중력이 약했음을 시사한다. 이는 공간이 더 자유롭게 팽창할 수 있게 했고, 밀도 높은 클러스터 형성을 막았을 것이다.

공허의 중심은 지구에서 약 7억 광년 떨어져 있으며, 헤르쿨레스 초클러스터 근처에 위치해 있다. 이 초클러스터는 구조의 경계를 나타낸다. 공허는 완벽한 구형이 아니라, 대략 실린더 모양이며, 중심을 통과하는 얇은 통로에 제한된 수의 은하들이 줄지어 있다. 이러한 은하들은 희소하지만, 이 거대한 지역이 어떻게 형성되고 오랫동안 공허한 상태를 유지했는지에 대한 단서를 제공할 수 있다.

우주론 모델의 시험대

Boötes Void의 발견은 우주의 구조에 대한 표준 모델이 이 거대하고 공허한 공간을 설명할 수 있는지에 대한 의문을 제기했다. 이 의문은 오늘날까지 우주론의 핵심 문제로 남아 있다. Lambda-cold dark matter(ΛCDM) 모델은 우주의 형성과 진화를 설명하는 주류 이론이다. 이 모델은 공간공허의 존재를 예측하지만, 그 크기와 공허도에 한계를 설정한다. Boötes Void은 이러한 한계에 근접한 상태에 있다.

일부 연구자들은 이 공간공허가 ΛCDM 모델 하에서도 예외적인 경우이지만 여전히 가능한 구조일 수 있다고 주장한다. 다른 연구자들은 이 공간공허가 모델이 불완전하다는 증거이거나, 우주의 대규모 구조에서 작용하는 미지의 힘이 존재함을 시사한다고 주장한다. 또한, 은하수 자체가 공간공허 내에 위치해 있는지에 대한 논쟁도 관련되어 있으며, 이는 우주의 팽창과 dark energy에 대한 우리의 이해에 영향을 미칠 수 있다.

여전히 알지 못하는 것들

수십 년에 걸친 연구에도 불구하고 Boötes Void는 여전히 더 많은 질문을 제기한다. 이 공간공허가 실제로 우리가 관측한 것처럼 공허한 것인지, 아니면 아직 탐지되지 않은 미약하고 어두운 은하들을 포함하고 있는지 알 수 없다. 이 구조가 단일하고 안정적인 것인지, 아니면 여전히 진화하고 있는지 또한 알 수 없다. 또한, 우주 다른 곳에도 유사한 공간공허가 존재하는지, Boötes Void이 시사하는 것처럼 이들이 얼마나 드물 것인지 알 수 없다.

우리가 확실히 아는 것은, 이 공간공허는 우주의 구조 극단을 드러내는 창문이라는 것이다. 은하 분포의 일반적인 패턴이 붕괴되는 곳이며, 중력과 팽창의 힘이 우주를 형성하는 방식은 우리가 이제 막 이해하기 시작한 것이다. 이는 또한 별들 사이의 어두운 공간 속에 여전히 보지 못한 것이 존재함을 상기시켜 주는 것이다.

लगभग 330 मिलियन प्रकाश-वर्ष व्यास का एक बूचड़, बूटेस खाली स्थान ब्रह्मांड में सबसे बड़े खाली स्थानों में से एक है। इसके अंदर, एक सभ्यता बाहर देख सकती है और कोई तारे नहीं देख सकती — और मान ले सकती है कि वे अकेले हैं।

1981 में, ब्रह्मांड के बड़े पैमाने पर संरचना के मानचित्रण के एक सर्वेक्षण के एक हिस्से के रूप में, खगोलविद रॉबर्ट किर्श्नर और उनकी टीम ने कुछ अजीब खोजा: बूटेस तारामंडल की दिशा में एक अंतरिक्ष क्षेत्र जिसमें अपेक्षित से कहीं कम आकाशगंगाएं थीं। बाद में इस क्षेत्र को Boötes Void के नाम से जाना गया, जो लगभग 200 मिलियन प्रकाश-वर्ष व्यास तक फैला हुआ था। इसमें केवल लगभग 60 आकाशगंगाएं थीं — इतने विशाल आयतन में मौजूद होने वाली 2,000 की तुलना में केवल एक छोटा हिस्सा। वास्तव में, यह एक ब्रह्मांडीय मरुभूमि थी।

ब्रह्मांड आकाशगंगाओं की एक समान सागर नहीं है। बल्कि, यह फिलामेंट और समूहों की एक जटिल वेब है, जिसके बीच विशाल खाली स्थान - खाली स्थान - हैं। ये खाली स्थान सामान्य हैं, यहां तक कि अपेक्षित भी हैं। लेकिन Boötes Void असामान्य था। यह केवल खाली नहीं था - यह ज्ञात खाली स्थानों में से सबसे बड़ा था। इसे समझाने के लिए, इसके केंद्र के सबसे निकट की आकाशगंगाएं हमारे लिए एंड्रोमिडा आकाशगंगा के रूप में दूर प्रतीत होती हैं, हालांकि एंड्रोमिडा केवल कुछ मिलियन प्रकाश-वर्ष दूर है। खाली स्थान में, सबसे निकट की आकाशगंगाएं सैकड़ों मिलियन प्रकाश-वर्ष तक दूर हो सकती हैं, जो तकनीकी रूप से सबसे शक्तिशाली दूरबीनों के पहुंच से भी बाहर हो सकती हैं।

ब्रह्मांडीय जाल में एक सुपरवूल

ब्रह्मांड की संरचना की वर्णन अक्सर एक ब्रह्मांडीय जाल के रूप में की जाती है - आकाशगंगाओं और अंधेरे पदार्थ के एक विशाल, जुड़े हुए नेटवर्क के रूप में। आकाशगंगाएं फिलामेंट के साथ बनती हैं, जो क्लस्टरों और सुपरक्लस्टरों के बीच फैले हुए होते हैं, जहां खाली स्थान बनते हैं। खाली स्थान वास्तव में खाली नहीं होते हैं; वे कुछ आकाशगंगाओं को शामिल करते हैं, लेकिन औसत से कहीं कम। हालांकि, Boötes Void एक सुपरवूल है - इन ब्रह्मांडीय अंतरालों में से सबसे बड़ा और सबसे खाली।

माना जाता है कि इसका निर्माण अरबों साल पहले छोटे खाली स्थानों के मर्ज होने से हुआ है। आकाशगंगा निर्माण और वितरण की प्रक्रिया यादृच्छिक नहीं है; यह dark matter के गुरुत्वाकर्षण आकर्षण और ब्रह्मांड के विस्तार के द्वारा आकार दिया जाता है। Boötes Void के मामले में, आकाशगंगाओं की कमी से पता चलता है कि उस क्षेत्र में गुरुत्वाकर्षण बल कमजोर था, जिससे स्थान अधिक स्वतंत्र रूप से विस्तारित हो सका और घने समूहों के निर्माण को रोका।

खाली स्थान का केंद्र पृथ्वी से लगभग 700 मिलियन प्रकाश-वर्ष की दूरी पर है, और यह हरक्यूलिस सुपरक्लस्टर के पास स्थित है, जो संरचना के किनारे को दर्शाते हैं। खाली स्थान एक पूर्ण गोला नहीं है बल्कि लंबाई में एक बेलनाकार आकार का है, जिसके मध्य में एक पतले कॉरिडोर में आकाशगंगाओं की सीमित संख्या स्थित है। ये आकाशगंगाएं, जितनी कम भी हों, ऐसे विशाल क्षेत्र के निर्माण और इतने लंबे समय तक खाली रहे होने के बारे में संकेत दे सकती हैं।

कॉस्मोलॉजिकल मॉडल के लिए एक परीक्षण

Boötes Void की खोज ने एक प्रश्न उठाया, जो कॉस्मोलॉजी में अभी तक बना हुआ है: क्या इसका आकार और खालीपन ब्रह्मांड की संरचना के मानक मॉडल को चुनौती देता है? Lambda-cold dark matter (ΛCDM) मॉडल ब्रह्मांड के निर्माण और विकास का वर्णन करने वाला प्रमुख सिद्धांत है। यह खाली स्थानों की उपस्थिति की भविष्यवाणी करता है, लेकिन यह उनके आकार और खालीपन की सीमाओं को भी निर्धारित करता है। Boötes Void इन सीमाओं के करीब है।

कुछ शोधकर्ताओं ने सुझाव दिया है कि खाली स्थान एक प्राकृतिक अपवाह हो सकता है - ΛCDM मॉडल के तहत दुर्लभ लेकिन अभी तक संभव संरचना। अन्य तर्क दे रहे हैं कि यह संभावना है कि मॉडल अपूर्ण है, या कि ब्रह्मांड के बड़े पैमाने पर संरचना में अज्ञात बल काम कर रहे हैं। इसके अलावा, एक संबंधित बहस यह है कि क्या हमारे स्वयं के दुग्धमार्ग गैलेक्सी खाली स्थान के भीतर स्थित है, जिसके हमारे ब्रह्मांडीय विस्तार और dark energy के समझ में परिणाम हो सकते हैं।

जो हम अभी भी नहीं जानते

दशकों तक अध्ययन के बाद भी, Boötes Void अभी भी अधिक प्रश्नों को उठाता है जितने उत्तर देता है। हम यह नहीं जानते कि खाली स्थान वास्तव में उतना खाली है जितना दिखाई देता है, या यह कि इसमें अभी तक पता नहीं चले हुए धुंधले, कमजोर आकाशगंगाएं शामिल हैं। हम यह नहीं जानते कि यह एक एकल, स्थिर संरचना है या फिर यह अभी भी विकसित हो रहा है। और हम यह नहीं जानते कि क्या ब्रह्मांड के अन्य हिस्सों में ऐसे समान खाली स्थान मौजूद हैं - या कि वे Boötes Void के सुझाव के रूप में दुर्लभ हैं।

हम जानते हैं कि खाली स्थान ब्रह्मांड की संरचना के चरमों का एक खिड़की है। यह एक ऐसा स्थान है जहां आकाशगंगा वितरण के परिचित पैटर्न टूट जाते हैं, और जहां गुरुत्वाकर्षण और विस्तार के बल ऐसे तरीकों से ब्रह्मांड को आकार देते हैं जिनके बारे में हम केवल शुरुआत कर रहे हैं। और यह एक याद दिलाता है कि तारों के विशाल, अंधेरे स्थानों में, अभी भी ऐसी चीजें हैं जिन्हें हम अभी तक नहीं देख पाए हैं।

The Boötes Void