Алим Войцеховский: Знак вопроса 1993 № 1-2

Когда говорят о расширении Вселенной, то речь идет только об удалении одного скопления галактик от другого (поэтому бессмысленно искать центр расширения). Если же несколько небесных тел связаны силами тяготения в единое образование (подобно Солнцу и окружающим его планетам или звездам в Галактике), то такие системы не расширяются. И уж, естественно, не расширяются отдельные небесные объекты — звезды, планеты и т. д. Другими словами, процесс расширения относится лишь к усредненному движению в очень больших масштабах, а не к отдельным изолированным объектам — галактикам, звездам, планетам, связанным гравитационно и в которых плотность вещества гораздо больше средней во Вселенной.

Будущее нашего расширяющегося мира зависит от соотношения между скоростью разбегания галактик и силой, с которой они друг друга притягивают. Скорость разбегания ученые знают достаточно точно. Но вот сила притяжения определяется средней плотностью вещества во Вселенной, а она, к сожалению, известна пока лишь приблизительно. Следовательно, будущее Вселенной зависит от значения средней плотности вещества в ней, т. е. от массы вещества всех галактик и другой материи, равномерно «размазанной» по всему пространству. Оказывается, существует критическая величина плотности, приближенно равная 10 г/см, т. е. 10 атомов водорода в одном кубическом метре. Если плотность материи во Вселенной превышает эту величину, то «разбегание» галактик будет с течением времени замедляться, затем остановится и перейдет в «сжатие», т. е. красное смещение сменится на фиолетовое. Если же окажется, что плотность вещества во Вселенной меньше критической, то расширение будет продолжаться безгранично.

Согласно имеющимся сегодня данным, плотность вещества во Вселенной примерно в десять раз меньше критического значения. Выходит, что разбегание галактик будет продолжаться вечно.

Однако этот вывод следует снабдить знаком вопроса. Все дело в том, что определить с достаточной точностью среднюю плотность вещества — очень трудная задача. В данном случае приходится иметь дело не только с труднонаблюдаемыми видами вещества, например с разреженным горячим газом и другими видами материи в пространствах между галактиками, но и решать проблему так называемой скрытой массы во Вселенной.

Суть последней состоит в том, что масса любой галактики оказывается существенно больше суммарной массы всех звезд галактики и массы, содержащейся в ее газово-пылевой составляющей. Так, например, по характеру вращения некоторых галактических образований-дисков можно заключить, что распределение видимой массы в них не соответствует наблюдениям: видимая масса составляет лишь 15–25 % от необходимой для объяснения характера вращения вещества во внешних областях дисков. Предполагается несколько кандидатов в объекты, из которых может состоять скрытая масса: планетоподобные образования типа нашего Юпитера, массивные «черные дыры», межгалактический газ, экзотические субстанции, такие, как космические лучи, нейтрино, гравитационные волны, а также различные другие виды физической материи.

Такова в самом общем виде фактическая сторона дела в современной космологии. Перечень рассмотренных выше проблем и вопросов очень краток и схематичен. Но и он позволяет сделать вывод о том, что еще далеко нс все в Большом космосе известно и понятно сегодняшней науке. Будет ли Вселенная расширяться вечно или же расширение сменится сжатием и все галактики, звезды и планеты вновь cплaвятcя в чудовищном тигле? Почему Вселенная в большом масштабе однородна и почему имеются отклонения от однородности и масштабах скоплений галактик? Почему энтропия Вселенной велика, т. е. почему Вселенная горячая? Существуют ли миры помимо нашей Вселенной?

Ответ на эти вопросы должны дать будущие исследования. Ученые преисполнены оптимизма — ведь возможности наблюдательных инструментов еще далеко не исчерпаны. Новые телескопы, несомненно, позволят заглянуть в такие космические бездны, которые сегодня еще недоступны глазу человека. и узнать много нового о нашем «звездном доме».

Концепция Большого взрыва, положившего начало эволюции нашего мира, стала столь же признанной в современной космологии, как, по словам академика Я. Б. Зельдовича, и шарообразность Земли. Однако со временем появились новые научные данные, поставившие теорию расширения Вселенной под сомнение. Рассмотрим некоторые из таких соображений.