Вселенная. Емкие ответы на непостижимые вопросы

Рис. 1. 50 лет эволюции наших представлений о вселенной – от времени обнаружения реликтового излучения до получения данных с аппарата WMAP

И вот, у нас появилась обсерватория COBE, ее разрешение и чувствительность оказались в 10 000 раз выше, чем у предшествовавших приборов. Мы увидели Галактику, рассекающую полученное изображение надвое. Увидели большие структуры – скопление теплых областей и горячих областей – эти структуры, как нам удалось доказать, появились, когда вселенная была еще очень молода. Если провести аналогию с человеческой жизнью, то это были бы фотографии, сделанные 12 часов спустя после зачатия.

Затем мы построили аппарат WMAP с куда более высоким угловым разрешением – и стали дальше наблюдать за этими устойчивыми горячими и холодными областями. Но теперь мы видим их куда лучше, это позволяет нам определить, сколько там вещества (из которого состоим и мы с вами). Вскоре мы опубликуем карту еще лучшего качества, сделанную спутником Planck. Так что у нас есть все более и более точная картина эдакого «эмбриона вселенной» – при том, что получаем мы ее из самой далекой (и, соответственно, самой большой) сферы пространства-времени.

Итак, в 1992 году у нас была очень грубая и примерная карта, в 2003-м – карта получше, и вскоре у нас будет карта Planck. У нас есть также два больших наземных телескопа: Атакамский космологический телескоп высоко в Андах и еще один на Южном полюсе; они тоже составляют изображения микроволнового излучения с очень высоким разрешением.

Зачем мы все это делаем? Потому что это дает нам очень много очень детальной информации. Мы можем понять, что происходило во вселенной в невероятно древние времена, и сейчас мы понимаем и видим это так хорошо, что можем различать не только последствия событий, но и последствия последствий. Это позволяет нам распределить явления в хронологическом порядке: посмотреть, как одно приводит к другому, подтвердить или опровергнуть наши предположения.

Итак, у нас есть некая история. Вместо концентрических сфер, о которых мы говорили раньше, теперь представьте объем, похожий на корзину для бумаг (см. с. 3 вклейки). Дело в том, что если я хочу наглядно показать вам время, то придется пожертвовать одним из измерений пространства, поэтому вы видите двухмерное изображение. «Сфера настоящего» обозначена окружностью справа, и если отправиться назад во времени (налево), то, как мы считаем, в конце концов мы окажемся там, где все пространство было сжато в точку размером меньше атома – тут очень важна была квантовая механика, связанная с очень маленькими величинами. Квантово-механические флуктуации потом становятся галактиками, скоплениями галактик и всем остальным. Это невероятно захватывающе – вначале у нас вот эта крошечная область, которая затем превращается в прекрасную галактику.

Далее мы движемся слева направо через эпоху, когда вселенная стала прозрачной для излучения, которое дошло и до нас – именно его мы так четко зафиксировали. Потом наступают космологические Темные века, в которых нет ярких источников света. И, наконец, наступает нынешняя эра, формируются звезды и галактики, а через какое-то время и наша Солнечная система.

Но мы наблюдаем и довольно странные вещи. Мы думаем, что вселенная быстро расширялась на ранних стадиях, затем все замедлилось в эпоху активного формирования вещества, а примерно пять миллионов лет назад темп расширения снова стал расти.

Поэтому мы и тратим столько сил, времени и огромные суммы денег на изучение реликтового излучения. Три спутника за 30 лет – это баснословные средства. Зато у нас есть карта молодой вселенной. Только примерно через 380 тысяч лет после своего рождения вселенная стала прозрачной, и кажется, что это очень-очень долгий срок. Но не будем забывать, что возраст вселенной составляет около 14 миллиардов лет.

Чем еще мы занимались в последнее время? Мы запустили проекты по составлению карты галактик. Первым нашим детищем стал проект Слоановского цифрового обзора (Sloan Digital Sky Survey) – исследование звезд и галактик с помощью широкоугольного телескопа в обсерватории Апачи-Пойнт (штат Нью-Мексико). На рисунке 2 вы видите карту миллиона галактик в форме эдакого веера или мельницы. Дело в том, что наша собственная галактика блокирует часть излучения. Но, к счастью, Земля вертится, поэтому можно сделать фотографию, затем планета поворачивается, и можно сделать еще одну фотографию, и тут уже можно наносить галактики на карту, вычисляя их положения. И нам нужно вычислить расстояние до определенной галактики, а затем его же в другой плоскости, и так получается очередной «веер».

Рис. 2. Слоановский цифровой обзор.