Антон Первушин - Космос. Прошлое, настоящее, будущее

Ситуация изменилась 28 февраля 1997 года, когда специализированный спутник Beppo-SAX (Италия и Голландия) зарегистрировал всплеск сначала в гамма-, а затем в рентгеновском диапазоне, где достигается более высокое угловое разрешение. Выяснилось, что за первоначальным всплеском излучения в гамма-диапазоне обычно следует долгоживущее «послесвечение», излучаемое на более длинных волнах (рентген, УФ, оптика, ИК и радио). Используя метод последовательного уточнения координат при переходе в более мягкие диапазоны спектра, с помощью наземных телескопов вскоре стали обнаруживать оптическое послесвечение гамма-всплесков, позволившее точно определить их положение на небе и отождествить с известными объектами.

Оказалось, что большинство таких вспышек происходит в очень далеких галактиках, находящихся от нас на расстояниях в миллиарды световых лет. Мощность этих взрывов невероятно велика: если при вспышке энергия излучается изотропно, то светимость источника превышает 10 45Вт (для сравнения: светимость большинства квазаров не превышает 10 40Вт). Поэтому большинство исследователей считает, что гамма-всплеск представляет собой узкий луч мощного излучения, испускаемого во время вспышки гиперновой, когда быстро вращающаяся массивная звезда коллапсирует, превращаясь в черную дыру. При этом за несколько секунд высвобождается столько энергии, сколько Солнце излучает за все время своей эволюции (10 млрд лет). Наши приборы замечают это событие только в том случае, если луч направлен на Землю. Скорее всего, это биполярный луч, выходящий из источника в двух диаметрально противоположных направлениях.

В каждой конкретной галактике такие события происходят редко – несколько раз за миллион лет. До сих пор все наблюдаемые гамма-всплески происходили за пределами нашей Галактики. Если такое событие произойдет в Галактике и гамма-луч попадет на Землю, то это может вызвать экологическую катастрофу.

Нужно подчеркнуть, что до сих пор даже классификация гамма-всплесков не разработана сколько-нибудь детально, а их физические механизмы во многом остаются загадочными. Но у большинства астрофизиков нет сомнений, что гамма-всплески связаны с последними мгновениями жизни массивных звезд. Невероятная мощность этого явления позволяет нам регистрировать его на огромных расстояниях от Галактики, следовательно, в далеком прошлом. Но другое астрофизическое явление уносит нас в гораздо более далекое прошлое, в ту эпоху, когда звезды еще даже не родились.

Речь идет о фоновом космическом радиоизлучении, которое образовалось на ранних стадиях развития Вселенной. Это электромагнитное излучение приходит к Земле с одинаковой интенсивностью со всех областей неба и имеет спектр, соответствующий тепловому излучению при температуре T = 2,725 ± 0,002 К. Поскольку источник реликтового излучения лежит дальше всех известных объектов, а максимум в спектре приходится на длину волны 1 мм, его называют также космическим микроволновым фоновым излучением (cosmic microwave background radiation, CMBR), или космическим микроволновым фоном, или еще короче – реликтовым излучением. Этот термин ввел советский астрофизик И. С. Шкловский (1916–1985), поэтому он чаще используется в русскоязычной литературе.

Существование теплового излучения с температурой в несколько кельвинов было предсказано в 1946 году Георгием Гамовым при разработке модели горячей Вселенной, а открыли его в 1965 году американские радиоастрономы Арно Пензиас и Роберт Вилсон. Реликтовое излучение родилось около 14 млрд лет назад, когда Вселенная в целом была значительно плотнее и горячее, чем в нынешнюю эпоху. Тогда это было оптическое излучение горячего газа с температурой в несколько тысяч кельвинов, практически однородно заполнявшего всю Вселенную. В ходе расширения Вселенной температура реликтового излучения уменьшилась примерно в тысячу раз.

Точные измерения показали, что температура реликтового излучения в разных точках неба не совсем одинакова. Заметнее всего проявляется дипольная составляющая, связанная с эффектом Доплера. Солнечная система движется так, что амплитуда дипольной составляющей температуры реликтового излучения D T = 3,35 мК; это соответствует скорости движения V = 366 км/с. Движется Солнце относительно излучения в направлении границы созвездий Лев и Чаша, к точке с экваториальными координатами α = 11 h12 mи δ = –7,1° (эпоха J2000,0), что соответствует галактическим координатам l = 264,26° и b = 48,22°.