Коллектив авторов - Происхождение Вселенной. Как с помощью теории относительности Эйнштейна можно проникнуть в прошлое, понять настоящее и предвидеть будущее Вселенной [litres]

Верным доказательством происхождения нашей Вселенной из горячего и плотного состояния было бы открытие излучения с характерным спектром, в котором интенсивности на разных длинах волн распределяются в соответствии с формулой Планка для теплового излучения. Эксперимент Ролла и Вилкинсона вскоре добавил еще одну точку, а затем Вилкинсон получил много дополнительных данных, что закрепило его ведущую роль в проекте COBE . В начале 1990-х годов наблюдения спутника COBE убедительно показали, что спектр КМФ близок к планковскому спектру с температурой примерно 2,73 Кельвина. К этому времени уже мало кто сомневался, кроме Хойла и его ближайших сотрудников, что Вселенная произошла из Большого взрыва.

По наблюдениям обсерватории COBE и последующих миссий – спутника WMAP Американского Космического Агентства НАСА, зонда «Планк» Европейского Космического Агентства и множества других – удалось построить карту распределения КМФ на небе и показать, что это распределение не вполне однородно. Эти измерения предоставляют нам информацию об истории расширения Вселенной и о природе вещества, из которого она состоит. Теперь у нас достигнуто полное согласие между измерениями и космологической теорией, по крайней той, которая включает в себя две гипотетические составляющие: невидимую холодную темную материю, удерживающую вещество в галактиках от разбегания, и космологическую постоянную, необходимую для объяснения ускоренного расширения Вселенной, которое следует из наблюдений далеких сверхновых.

Сегодня все более детальные исследования КМФ могут вернуть нас во Вселенную, где еще не действовала общая теория относительности (см. “Первая доля секунды” ниже в этой главе). Но критический поворотный пункт был пройден 50 лет назад, когда раздражающий свист в прославленной телекоммуникационной антенне рассказал нам историю о том, как началась Вселенная».

На больших масштабах космос должен казаться однородным, но он таковым не является. «Окна» в другие измерения могли бы объяснить наличие таинственных объектов размерами в миллиарды световых лет.

По мере того, как наши наблюдения космоса становятся все более и более четкими, астрономы начинают выделять структуры все бо́льших и бо́льших размеров. К ним относятся:

• гигантская дыра в космической паутине галактик;

• громадная группа квазаров размером в миллиарды световых лет;

• кольцо взрывов, охватывающее значительную часть видимой Вселенной.

Поскольку эти мегаструктуры нарушают устоявшийся порядок вещей в космологии, один исследователь предположил, что это всего лишь иллюзии, спроецированные из другого измерения: первое соблазнительное доказательство иной реальности, существующей за пределами нашей собственной.

С тех пор как Коперник предположил, что место Земли среди звезд не отличается ничем особенным, астрономы взяли на вооружение эту идею. Эта идея выросла до космологического принципа: ни одно место во Вселенной не является уникальным. Конечно, есть признаки индивидуальности на уровне галактик, скоплений и даже сверхскоплений галактик; но стоит взглянуть еще дальше, и перед нами предстанет Вселенная в своем сером однообразии.

Космологический принцип – это всего лишь предположение, но в целом он, кажется, соблюдается. Последние данные показывают, что космологический принцип применим на масштабах примерно миллиарда световых лет, при этом среднее количество вещества в любом данном объеме более или менее одинаково – но не везде. Возьмем эту гигантскую дыру во Вселенной: пустота размером почти 2 миллиарда световых лет. Андраш Ковач – соавтор открытия из Института физики высоких энергий в Барселоне (Испания) – отмечает, что в этой области неба на 10 000 галактик меньше по сравнению со средней их величиной во Вселенной. Огромная «заплата» из пустоты, подобно нарыву на пальце, лежит в той же части Вселенной, где находится реликтовое холодное пятно, вдвое увеличивая общую площадь аномалии. Ковач с коллегами назвали эту обширную пустоту сверхпустотой, или «супервойд» ( supervoid ). Они полагают, что наличие еще одной подобной структуры могло бы объяснить загадочную колоссальную аномалию в виде гигантского холодного пятна в космическом микроволновом фоне, которое озадачивает астрономов уже более десяти лет.

Космический микроволновый фон сегодня слишком слаб и холоден, чтобы породить жизнь. Для жизни, насколько нам известно, нужно тепло звезды или, по крайней мере, наличие гидротермальных источников. Но спустя примерно 15 миллионов лет после Большого взрыва сияние КМФ было достаточно теплым, чтобы сделать всю Вселенную одной большой зоной, пригодной для обитания. Эта эпоха могла продолжаться несколько миллионов лет; возможно, этого времени достаточно для возникновения микробов, но не для появления сложных форм жизни.