Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Недавние измерения, основанные на различных подходах, позволили уменьшить неопределенность в соответствующих значениях постоянной Хаббла. Однако сами значения теперь отличаются — и, возможно, значительно. Пока я пишу этот абзац, измерение расстояний до галактик, предполагающее использование сверхновых типа Ia в качестве стандартных свечей, дает значение H_o, равное 74,0 ± 1,5 (км/с)/Мпк. Однако подробные данные, связанные с космическим микроволновым фоном, указывают на значение 67,5 ± 0,5 (км/с)/Мпк, в то время как новый метод измерения расстояний, главную роль в котором играет гравитационное линзирование удаленных квазаров более близкими галактиками, позволил получить диапазон значений от 72,5 ± 2,2 (км/с)/Мпк до 82 ± 8 (км/с)/Мпк. Ученые пока не знают, требуют ли видимые различия некоей новой физики, выходящей за пределы Стандартной модели, или противоречивые результаты можно объяснить системными ошибками и внутренними пристрастиями.

Достижения Хаббла по-прежнему бесценны для астрономии. Его одноименный закон устанавливает существование расширяющейся Вселенной и позволяет определять расстояния до удаленных галактик, скоплений галактик и сверхскоплений, как мы видели в третьей главе. Дальнейшее исследование ведет к возможной нелинейности, позволившей утверждать, что Вселенная расширяется с ускорением; как мы увидим в тринадцатой главе, это придало бы дополнительную достоверность предположению о некоем виде темной энергии, пронизывающей все космическое пространство. Но прежде мы вернемся к тому, с чего все началось, и постоянная Хаббла поможет нам вычислить хаббловское время — первое приближенное значение возраста Вселенной.

ЧАСТЬ III. НАШ МИГ ВО ВРЕМЕНИ

9. Большой взрыв

В начале было сотворение Вселенной. Оно рассердило многих и было повсеместно расценено как неразумный шаг.

Дуглас Адамс. Автостопом по галактике

Когда-то давным-давно в пространстве-времени наша Вселенная возникла из квантового вакуума. Может быть, этот огромный темный океан возможностей породил и другие пространства-времена — настолько физически изолированные друг от друга, что мы никогда их не найдем. И все же космологи строят теории о такой мультивселенной и о ее возможном устроении. Бесконечна ли мультивселенная так, что каждый процесс в нашей конкретной вселенной — в том числе ваши мысли во время завтрака — до бесконечности повторяется в других пространствах-временах? Или мультивселенная ограничена определенным набором измерений, физических констант и законов? Возможно, нам этого не узнать, но группы космических теоретиков в поте лица ищут ответы.

Подготовка декораций

Между тем у нас, в нашем эволюционирующем пространстве- времени, есть и свои вопросы. Бесконечна ли наша Вселенная в пространственной протяженности, или у нее есть реальный размер, который примерно 13,8 млрд лет назад начал развиваться из ультрамикроскопического источника и достиг того, что мы видим сегодня? Поскольку возраст нашей Вселенной конечен, та ее часть, которую мы можем воспринять, ограничена. Всему, что превышает этот пространственно-временной радиус, не хватило бы времени, чтобы его свет достиг нас. Поэтому считается, что наш предельный горизонт (обычно выражаемый как предельное аберрационное время) имеет радиус, эквивалентный 13,8 млрд лет распространения света. И именно потому, что мы не видим ничего за пределами этого радиуса, наше ночное небо, по сути, темное. Рассмотрим альтернативный вариант. Будь Вселенная бесконечной как по возрасту, так и по протяженности, каждый луч зрения в конечном счете пересекал бы поверхность звезды — и, таким образом, небо всегда было бы ослепительно ярким. Эта головоломка, известная как парадокс Ольберса, приводила астрономов в замешательство до тех пор, пока они не допустили, что у Вселенной было начало.

ЧТО ТАКОЕ АБЕРРАЦИОННОЕ ВРЕМЯ?