Мартин Рис - Всего шесть чисел. Главные силы, формирующие Вселенную [litres]

Но это иерархическое объединение в группы само по себе ведет к темной и стерильной вселенной. «Закваска» для вселенной – это атомы. Их общая масса намного меньше массы темной материи, они пассивно движутся по Вселенной, создавая разреженный газ, который испытывает на себе притяжение темной материи. Но все, что мы сейчас наблюдаем, зависит от этого газа.

Он ведет себя более сложно, чем темная материя, потому что тяготение – это не единственная сила, которая на него действует. Газ испытывает на себе притяжение, но одновременно он испытывает и давление. Это давление не позволяет притяжению затолкать газ в очень мелкие сгустки темной материи. Первые сформировавшиеся сгущения газа – те самые, которые стали «первым светом», положившим конец космической темной эпохе, – были, как следствие, в миллион раз тяжелее звезд. Компьютерные программы, используемые для того, чтобы проследить движение газа, похожи на те, которыми пользуются авиационные инженеры, чтобы изучать потоки воздуха, возникающие вокруг крыльев и проходящие сквозь турбины. Такие расчеты считаются достаточно надежными, чтобы заменить проверки в аэродинамической трубе, но тем не менее вычислить, что же происходит внутри этих сжимающихся облаков, гораздо труднее, и никому пока не удалось создать модель, которая начиналось бы с одного облака, а заканчивалась популяцией звезд [33] В последние годы такие расчеты появились. – Прим. науч. ред. . Облако, внутри которого содержится газ, равный по массе миллионам Солнц, может распасться на миллион отдельных звезд, таких, как Солнце, или на меньшее количество объектов, бо́льших по массе. Облако даже может остаться единым целым и сжаться до одной суперзвезды или квазара.

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 10 16раз 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} 17 Кто-то может задаться вопросом, почему исчезают подструктуры внутри галактик, тогда как отдельные галактики продолжают существовать внутри скоплений, которые не становятся едиными «супергалактиками». Это происходит потому, что на более поздних этапах создания иерархии в скоплениях газ является слишком горячим и рассеянным, чтобы сконденсироваться в звезды. Процесс формирования звезд «угасает» в масштабах больших, чем галактики. .

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.