Всего шесть чисел. Главные силы, формирующие Вселенную

Эти первые объекты сформировались, когда возраст Вселенной составлял всего несколько сотен миллионов лет – несколько процентов от ее сегодняшнего возраста. К тому времени, как Вселенная достигла 1 млрд лет, появились структуры размером с галактику, у каждой из них был свой набор звезд, и удерживались они вместе не только собственным тяготением, но и с помощью темной материи, которая сформировала «рои» в десять раз больше и тяжелее. Газ продолжает падать внутрь этих объектов и остывать. Если они вращаются, то газ превращается в диск и сгущается в звезды, тем самым начиная процесс переработки, который синтезирует и распространяет все элементы периодической системы Менделеева.

Компьютерные модели, которые показывают этот процесс хотя бы в грубом приближении, можно прокручивать, как фильмы, ускоряя расширение Вселенной и развитие галактик примерно в 10¹⁶ раз по сравнению с реальными событиями! На рисунке 8.1 показаны шесть кадров из такой симуляции.

Как и отдельные галактики, скопления и сверхскопления появились в результате тяготения. Недавно сформированные галактики не распространялись совершенно однородно – в некоторых местах их было немного больше, чем в других. С продолжением расширения районы, где находились излишки массы, испытывали дополнительное замедление, поэтому галактики в этих районах в конце концов оказались расположены более плотно, чем в среднем{17}.

Как мы можем проверить, отражает ли виртуальная вселенная события, происшедшие в нашей реальной Вселенной? Модель должна имитировать наблюдаемые характеристики сегодняшних галактик – их типичные размеры и формы, пропорции спиральных галактик и пропорции эллиптических, а также то, как они объединяются в скопления. Но требуется сделать даже больше: модель должна соответствовать тем «моментальным снимкам», которые показывают нам, как выглядели галактики в прошлом и как они объединялись в скопления.

Как уже говорилось раньше, сейчас до нас доходит свет от самых отдаленных галактик, которые телескопы нового поколения могут обнаружить и проанализировать. Этот свет покинул галактики, когда те только-только были сформированы, и они выглядят не так, как современные галактики. Ничто не напоминает устойчиво вращающиеся диски, и только небольшая часть составляющего их газа уже превратилась в звезды. Большинство таких галактик невелики по размеру: потребуются дальнейшие объединения и «каннибализм» со стороны доминирующих галактик, чтобы получились крупные образования, которые мы видим сегодня.

В качестве побочного продукта образования ранних звезд происходит еще нечто интересное. Некоторая часть газа попадает в центр скопления частиц темной материи, притягивается собственным тяготением и создает «суперзвезду», которая более чем в миллион раз тяжелее обычной. Столь большой объект светит так ярко, что его ядерного топлива хватает ненадолго. Жизнь этой звезды кончается не взрывом, а сжатием, в результате которого формируется черная дыра. Таким образом, когда начинается формирование галактик, пространство «протыкается» такими дырами. Газ продолжает в них течь, высвобождая энергию более мощную, чем энергия света всей остальной галактики.

Такие объекты называют «квазарами» или «активными ядрами галактик», и они интересны по двум причинам. Во-первых, они светят ярче, чем сами галактики, и таким образом выполняют роль прожекторов, освещающих отдаленные части Вселенной. Спектр светящегося облака газа квазара дает нам убедительные данные о количестве дейтерия, что является, как мы уже видели, важной проверкой теории Большого взрыва. Во-вторых, квазары предоставляют нам существенные доказательства ОТО Эйнштейна. Энергия, которую они излучают, исходит от материи, которая вращается очень близко к черной дыре, а возможно, и от самой вращающейся дыры. Нет никакого шанса получить подлинное изображение потока, – это будет, пожалуй, даже более трудной задачей, чем получить снимок землеподобной планеты, обращающейся вокруг другой звезды, – но исходящее от него излучение имеет красное смещение из-за сильной гравитации (и оно, конечно же, добавляется к обычному космологическому красному смещению). Также будут присутствовать большие доплеровские смещения, возникающие из-за высокой скорости, с которой газ вращается вокруг дыры (в красную часть спектра на той стороне, которая удаляется; в синюю часть – для газа, который приближается с другой стороны). Благодаря прогнозируемому движению и гравитационным полям мы можем проверить, имеют ли черные дыры на самом деле те самые свойства, которые предсказывает теория Эйнштейна.

КАК МНОГО МОЖНО ПРЕДСКАЗАТЬ?

Если бы кому-то захотелось в одном предложении подвести итоги и ответить на вопрос: «Что же произошло после Большого взрыва?», лучше всего набрать полную грудь воздуха и сказать: «Практически с самого начала тяготение формирует космические структуры и увеличивает разницу температур, необходимую для развития многогранности, которая простирается вокруг нас на 10 млрд св. лет и частью которой мы являемся».