Люди мира. Русское научное зарубежье

Яан Эйнасто первым среди астрономов обратил внимание на войды как на базовый элемент крупномасштабного устройства Вселенной. Яков Борисович Зельдович заметил важную роль сверхскоплений и войдов в физическом процессе формирования космических структур самого большого масштаба. Зельдович, ЯЭ и Сергей Федорович Шандарин (сотрудник Якова Борисовича) опубликовали в Nature в 1982 году статью под названием «Гигантские войды во Вселенной», которая вызвала необычайно большое число откликов. Но это был только первый шаг к главной цели исследования, достижение которой потребовало еще 15 лет упорного труда. В итоге тщательного анализа наблюдательного материала, многочисленных дискуссий (временами весьма острых) с коллегами в разных странах, где активно работали группы энергичных космологов (космология стала к тому времени уже почти что массовой профессией), в том же журнале в 1997 году появилась статья ЯЭ и еще девяти авторов, которая называлась «Периодичность масштаба 120 мегапарсек в трехмерном распределении сверхскоплений галактик».

Войдам была посвящена первая совместная статья Шандарина и Зельдовича. В русскоязычной традиции войды принято называть «гигантскими черными областями». Эти образования загадочны как с физической, так и с математической точки зрения. Их размеры превышают среднее расстояние между галактиками в десятки раз, достигая сотен мегапарсек. Было ясно, что их образование связано с какой-то особой причиной. Такая причина легко нашлась в популярной в начале 1980-х космологической модели, предполагавшей, что темное вещество состоит из нейтрино с массой около 30 электрон-вольт. В этой модели, известной под названием «модель горячего темного вещества», практически отсутствуют начальные возмущения в масштабах менее нескольких десятков мегапарсек. Это сразу объясняет отсутствие галактик в войдах.

«Теория блинов» очень хорошо описывала крупномасштабную структуру в нейтринной Вселенной, включая образование войдов с нужными размерами. Однако к концу 1980-х годов стало ясно, что масса нейтрино значительно меньше, чем нужно, и нейтринная модель Вселенной была отвергнута. Большинство западных космологов, отказавшись от нейтринной Вселенной, в очередной раз отвергли и «теорию блинов», тем самым выплеснув с водой и ребенка. Модель, пришедшая на смену горячему темному веществу, получила название «модель холодного темного вещества». В ней начальные неоднородности присутствовали в галактических и более мелких масштабах. Последнее обстоятельство и послужило главным аргументом против «теории блинов».

Работы Шандарина с соавторами в 1990-е годы показали безусловную применимость «теории блинов» и в модели холодного темного вещества. Более того, довольно простая модификация в использовании «теории блинов», а также модель слипания показали, что присутствие мелкомасштабных неоднородностей придает войдам более сложный, но и более интересный иерархический вид. Оказалось, что большие войды, ограниченные массивными двумерными и линейными образованиями — стенами и филаментами, или галактическими нитями, состоят из большого числа войдов поменьше, очерченных более тонкими стенками и филаментами, которые, в свою очередь, также структурированы.

В расчетах с десятками и сотнями миллиардов частиц иерархия достигает трех и более уровней, и это, конечно, не предел. С ростом вычислительной мощности применяемых компьютеров масштаб моделей будет расти, и следует ожидать дальнейшего усложнения структуры войдов.

Но не будем забегать вперед: в начале 1980-х для молодого научного сотрудника Шандарина исключительно полезной оказалась совместная с математиком Владимиром Арнольдом работа над статьей, в которой Арнольд отвечал за математическое описание «теории блинов».

Шандарин вспоминает: