Космос схожий на губку; довгі сяючі нитки, що складаються з тисяч і мільйонів галактик, чергуються з войдами - чорними провалами, в яких зоряних скупчень набагато менше, ніж у середньому. Правда, побачити Всесвіт такий не дано нікому: на якій би ділянці «губки» не знаходився спостерігач, розсип зірок і галактик буде здаватися внутрішньою поверхнею сфери, в центрі якої стоїть смотрящий.
Астрономам у давнину і аж до початку XX століття небо здавалося плоским: вони вміли визначати відстань тільки до найближчих астрономічних об'єктів - Сонця, Місяця, планет Сонячної системи та їх великих супутників; все інше було недосяжно далеко - так далеко, що міркувати про те, що ближче, а що далі, не мало сенсу. Тільки на початку XX століття дальній космос почав купувати обсяг: з'являлися нові способи вимірювання відстаней до далеких зірок - і ми дізналися, що крім нашої галактики існує ще безліч зоряних скупчень. А до кінця століття людство виявило, що його рідна галактика кружляє в одному з просвітів між нитками зоряної «губки» - в місці, дуже порожньому навіть за космічними мірками.
З площини в об'єм
Людське око може відрізняти далекий об'єкт від близького, тільки якщо ці об'єкти не дуже віддалені від спостерігача. Дерево, що росте неподалік, і гора на горизонті; людина, що стоїть в строю перед смотрящим - і через сто чоловік від нього. Зрозуміти, що далеко, а що близько, нам дозволяють бінокулярність (з одним оком це зробити теж можна, але з меншою точністю) і здатність мозку оцінювати паралакс - зміна видимого положення об'єкта відносно віддаленого фону.
Коли ми дивимося на зірки, всі ці фокуси виявляються марними. Маючи потужний телескоп, можна оцінити відстань до найближчих до Сонця зірок за допомогою паралакса, але на цьому наші можливості закінчуються. Максимум, досяжний за допомогою цього методу, виконав у 2007 році супутниковий телескоп Hipparcos, що виміряв відстань до мільйона зірок в околицях Сонця. Але якщо паралакс - ваша єдина зброя, то все, що далі декількох сотень тисяч парсеків, залишається точками на внутрішній поверхні сфери. Вірніше, залишалося - до двадцятих років минулого століття.
Першою людиною, яка надала глибину плоскій картинці далекого космосу, став естонський астрофізик Ернст Епік, який виміряв швидкість обертання одного яскравого зоряного скупчення і вивів з цієї швидкості відстань до нього. Виявилося, що ця відстань набагато перевершує розмір Чумацького Шляху, в той час певний вже досить точно, - а значить, не може бути його частиною. Цим скупченням була галактика Андромеди, найближчий (крім карликових галактик-супутників) сусід Чумацького Шляху. Виміряти відстані там, де метод паралаксу безсилий, допомогла властивість деяких яскравих зірок змінювати період зміни світності від їх зоряної величини. Перші такі зірки виявили в сузір'ї Цефея, тому зараз всі вони називаються цефеїдами; відомі сьогодні тисячі цефеїд допомогли визначити відстані до галактик, віддаленість яких за допомогою паралакса встановити не можна.
Новий крок зробили астрономи, які відкрили залежність між відстанню до астрономічного об'єкта і зміщенням його спектральних ліній в червону сторону (при збереженні розташування цих ліній відносно один одного). Ця заслуга зазвичай приписується Едвіну Хабблу, але він відкрив червоне зміщення завдяки роботам пари десятків колег. Вимірюючи червоне зміщення, можна встановити відстань до найбільш далеких з спостережуваних об'єктів - навіть скупчень галактик, в яких ми не можемо розрізнити жодної змінної зірки, не кажучи вже про те, щоб виміряти їх річний паралакс. Коли астрономи навчилися користуватися всіма описаними вище способами вимірювання відстаней до джерел випромінювання і отримали надійні інструменти - дуже потужні телескопи і чутливі спектрометри, наземні і космічні, Всесвіт постав перед вченими у вигляді губки, велика частина речовини якої зосереджена в галактичних скупченнях - нитках і стінах, а величезна (до 90%) частина простору зайнята войдами - регіонами, щільність речовини в яких на 15-50% нижче середньої.
У 1977 році в Таллінн з'їхалися астрономи з усього світу - обмінюватися результатами вимірювань груп галактик і їх розподілу в космосі. Після цієї історичної події поняття «великомасштабна структура Всесвіту» набуло свого сучасного значення. Доти Всесвіт представлявся заповненим галактиками відносно рівномірно; Яан Ейнасто, один з піонерів дослідження великомасштабної структури, згадує про те, як його статті з описом галактичних ниток і пустот між ними не приймали астрономічні журнали зі словами «ніяких ниток не може бути». Доповідь за доповіддю учасники Таллінського симпозіуму руйнували цю рівномірність. У результаті вона поступилася місцем тому, що наприкінці сімдесятих називали «клітинною структурою Всесвіту».
Симуляція Millenium обраховує 10 млрд частинок у кубі з руба близько 2 млрд світлових років. Для її першого запуску в 2005 році використовувалися попередні дані місії WMAP, яка вивчала реліктове випромінювання Великого вибуху. Після 2009 року, коли космічна обсерваторія «Планк» уточнила параметри реліктового випромінювання, симуляцію неодноразово перезапускали, щоразу на це йшов місяць роботи суперкомп'ютера Товариства Макса Планка. Симуляція показала освіту галактик і їх розподіл - появу скупчень галактик і пустот між ними.
Де в космічній «губці» знаходиться Чумацький Шлях?
Галактика Чумацький Шлях розташована в 700 тис парсеків від найближчої великої галактики - Андромеди - і разом з галактикою Трикутника і півсотнею карликових галактик-супутників складає Місцеву групу галактик. Місцева група разом з десятком інших груп входить до Місцевого листа - галактичної нитки, частини Місцевого надскупчення галактик (суперкластер), інакше відому як надскупчення Діви; крім нашої, в ньому ще близько тисячі великих галактик. Діва, своєю чергою, входить у надскупчення Ланіакеї, в якому вже близько 100 тис. галактик. Найближчі сусіди Ланіакеї - надскупчення Волосся Вероніки, надскупчення Персея-Риб, надскупчення Геркулеса, скупчення Лева та інше. Найближчий до нас шматочок космічної порожнечі, Місцевий війд, знаходиться по той бік Чумацького Шляху, яка не звернена до Місцевого листа. Від Сонця до центру Місцевого війда - близько 23 Мпк, а його діаметр становить приблизно 60 Мпк, або 195 млн світлових років. І це крапля в морі, порівняно з по-справжньому Великою Пустотою, яка нас, можливо, оточує.
У 2013 році група астрономів прийшла до висновку про те, що Чумацький Шлях, а разом з ним найближчі галактики - велика частина Ланіакеї - знаходиться посеред воістину гігантського війда протяжністю близько 1,5 млрд світлових років. Вчені зіставили кількість випромінювання, що доходить до Землі з найближчих галактик і з далеких куточків Всесвіту. Картина виглядала так, ніби людство живе на далекій околиці мегаполісу: зарево над великим містом освітлює нічне небо сильніше, ніж світло вікон у будинках неподалік. Гігантську область відносної порожнечі назвали війдом КВС - за першими (латинськими) літерами прізвищ авторів дослідження, Райана Кінана, Емі Баргер і Леннокса Коуї.