Вакуум в местном объеме

В духе новейших открытий в космологии можно предположить, что хаббловским потоком управляет космологический вакуум. Такой ответ предложен недавно А. Черниным, П. Теерикорпи, И. Караченцевым и Ю. Барышевым.

Вот наши соображения на этот счет. Согласно наблюдениям, в объеме с расстояниями до 3-5 Мпк подавляющая доля всей невакуумной материи концентрируется к Местной группе. Масса Местной группы — это фактически суммарная масса барионов нашей Галактики и Андромеды плюс превышающая последнюю раз в 10 темная материя, которая заполняет протяженные массивные гало этих двух галактик. Полная невакуумная масса Местной группы

(2.99)

и она сосредоточена в объеме с размером приблизительно в 1 Мпк.

Воспользуемся этими данными для оценки динамической картины в масштабах от 1 до 8-10 Мпк. Сравним две величины: силу отталкивания, создаваемую вакуумом на некотором расстоянии R от центра масс Местной группы, и силу притяжения, создаваемую на том же расстоянии суммарной массой Местной группы. Сила отталкивания такова:

(2.100)

Здесь My — полная эффективная масса вакуума в сфере радиуса JR; эта масса равна эффективной гравитирующей плотности вакуума, умноженной на объем этой сферы. Сила записана в расчете на единицу массы, т.е. это ускорение.

Для грубой оценки силы притяжения, создаваемой массой Местной группы, пренебрежем несферичностью распределения полной массы; но разница в оценке все равно невелика, как легко проверить, для тех расстояний, которые получатся в ответе. Не станем также добавлять к массе Местной группы массы других (карликовых) галактик в объеме с радиусом R, — это тоже не сильно изменило бы результат. Тогда в этом первом и главном приближении

(2.101)

Здесь Мт ~ MiG- Две силы сравниваются по абсолютной величине при R ~ 2 Мпк, а на еще больших расстояниях доминирует анти-тяготение вакуума. Наша оценка, конечно, грубовата, но зато очевидна, надежна и устойчива по сути.

Точный расчет представлен на рис. 2.6; на нем показано, как выглядит поверхность, на которой сила (ее радиальная составляющая) обращается в нуль из-за компенсации тяготения Местной группы анти-тяготением вакуума. Как видно из этого рисунка, «поверхность нулевого тяготения» целиком помещается между двумя концентрическими сферами (их центр находится в центре масс Местной группы), которые довольно мало отличаются по радиусу друг от друга: радиус одной составляет 1,8 Мпк, а радиус другой — 1,7 Мпк. Эта поверхность (сплошная линия), как мы видим, не очень сильно отличается от сферы радиуса 1,7-1,8 Мпк. На том же рисунке показана эта поверхность (пунктир) в самом начале существования Местной группы, когда Галактика и Андромеда только начинали сближаться друг с другом 12,5 млрд лет назад.

Эта вторая поверхность умещается между двумя сферами радиуса 2 Мпк и 1,6 Мпк.

Из всего этого можно заключить, что присутствие космического вакуума резко меняет динамическую картину в местном объеме. Вакуум доминирует начиная с расстояний 1,8-2 Мпк от центра Местной группы во все время ее существования. Вне этих расстояний действует сила анти-тяготения, создающая отталкивание, а не притяжение. Эта сила почти радиально направлена и почти не зависит от времени в последние 12,5 млрд лет. С хорошей точностью можно считать, что галактики местного хаббловского потока движутся на регулярном и неизменном динамическом фоне. Но на этом регулярном фоне вполне возможно регулярное цвижение, управляемое главным образом космическим вакуумом z его идеально однородной плотностью.

Таким путем снимается противоречие между регулярной кинематикой галактик местного объема и крайне нерегулярным распределением невакуумных форм энергии в этом объеме. Начиная с расстояний в несколько мегапарсек, галактики местного хаббловского потока движутся как пробные частицы на идеально регулярном фоне вакуума, который их разгоняет (верней, подгоняет).