Глава 15. Соты метагалактики
Сегодняшняя Вселенная заполнена скоплениями галактик. Некоторые из них совсем невелики, всего-то несколько десятков галактик… Другие скопления содержат несметные орды из тысяч галактик, связанных взаимными гравитационными узами….
В самом крупном масштабе мы живем во Вселенной галактик, которая, вероятно, содержит сотни миллиардов изысканных образцов космического созидания и разрушения, в равной мере обнаруживающих и порядок, и хаос.
К. Саган.
Космос. Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации
Стех самых пор как первобытный троглодит бросил первый более-менее осмысленный взгляд на небосвод, его неустанно преследовал вопрос о безбрежности мироздания. И для астрономов будущего одной из главных задач еще долго будет оставаться поиск границ нашей Вселенной. Несколько иной путь предлагает современная кибернетика. Давайте попробуем представить себе, что удалось наконец создать некий сверхкомпьютер с совершенно фантастическими возможностями. Тогда астрономы могли бы ввести в него все, что они знают о доступной нам части Вселенной – Метагалактики. Эта трудновообразимая по величине область космоса предстала бы в виде электронной модели – небесного глобуса, где на месте созвездий были бы мириады галактик. Надо сказать, что подобные проекты изучает особая наука, формально входящая в астрономию, но претендующая на совершенно особую роль в познании окружающего мира – космология.
Космология в основном изучает крупномасштабную структуру Вселенной, объекты которой луч света обегает за десятки миллионов лет. Прежде всего тут выделяются скопления и сверхскопления галактик. Космологи считают, что современный вид Метагалактики определили первоначальные малые сгущения вещества 13 млрд лет назад. Под действием гравитации они обросли веществом, как комья липкого мокрого снега на склоне горы. Затем стали действовать пока еще неясные процессы, и из рыхлых комков материи возникли прекрасные кружева галактических скоплений.
По современным представлениям, основным компонентом межзвездной среды является газ, перемешанный с пылью. Газопылевые облака, подсвеченные звездами и пронизанные космическими лучами, иногда представляют собой совершенно фантастическое зрелище. Однако и они совершенно теряются на фоне метагалактических скоплений галактик, считающихся самыми крупными системами во Вселенной (см. цветную вклейку).
Как образовался «улей» Метагалактики? В чем заключается его эволюция при ускоренном разлете нашего мира? Есть ли у ячеистого здания Вселенной какие-то еще сверхструктуры: «стены», «крыша» и «подвал»?
Астрономы-наблюдатели, космологи и физики вместе с математиками-программистами выполнили уже несколько впечатляющих проектов. В них они поистине пытаются объять необъятное, представляя, как выглядит «со стороны» наша вселенская среда обитания.
В последние годы выяснилось, что крупномасштабная структура Метагалактики ячеистая. Группы, скопления и сверхскопления галактик расположены главным образом в сравнительно тонких слоях или цепочках. Слои и цепочки пересекаются, соединяются друг с другом и образуют колоссальные ячейки неправильной формы, внутри которых галактик практически нет.
Ф. Ю. Зигель. Астрономическая мозаика.
Объекты мегамира. Структура Метагалактики
Всякое исследование внешнего вида Метагалактики наталкивается на недостаток информации о пограничных областях, насыщенных сверхдалекими юными галактиками. Здесь столько загадок и противоположных мнений, что прийти к астрономическому консенсусу пока совершенно невозможно. Кто-то считает, что в момент, когда вспыхнула первая звезда, вселенский «улей» представлял собой одну лишь груду строительных материалов. Другие утверждают, что еще в «темные беззвездные века» воздвиглись основные несущие стены и пролеты ячеистой Метагалактики. Третьи относят образование сверхструктуры Вселенной к гораздо более позднему времени, когда равномерный разлет пространства сменился ускоренным расширением.
Между тем исследовать метагалактическое пограничье крайне трудно, ведь далекая галактика становится даже для очень сильного телескопа практически неотличимой от более близкой звезды. Как уж тут воссоздать галактические сверхскопления и «соткать» из них кружева метагалактических сот (см. цветную вклейку).
Все надежды космологов связаны с новыми инструментами их коллег – астрономов-наблюдателей. Это могут быть стометровые наземные телескопы-рефлекторы, состоящие из множества сравнительно небольших зеркал, управляемых компьютером. Их будут дополнять всеволновые космические обсерватории нового поколения, размещенные в «гравитационных гаванях» Лагранжа, где земное тяготение равно лунному или солнечному.
Космические телескопы, как и их старшие земные собратья, будут состоять из многих компьютеризованных зеркал, что по расчетам должно их сделать уникальнейшими телескопическими системами. Эти астрономические инструменты смогут колоссально приблизить к нашим глазам самые удаленные уголки Метагалактики. Более того, составляя сверхглубокие обзоры космического простора, мы наконец-то сможем осуществить вековечную мечту астрономов о паромном обзоре Вселенной. Это будет не взгляд в одном направлении, напоминающий подглядывание через замочную скважину, а глубокие связанные изображения обширных областей космоса.
Это очень важно по многим причинам, но одна из них просто захватывает воображение!
Дело в том, что ускоренное расширение пространства через сотню миллиардолетий неузнаваемо изменит облик окружающего мира. Вся Метагалактика сожмется для наших далеких потомков в исполинскую Сверхгалактику, состоящую из Млечного Пути, галактики Андромеды и Местной группы галактик. Несмотря на вроде бы впечатляющие размеры это будет жалкая крупинка сегодняшней зримой Вселенной. Куда же исчезнет все остальное? Оно просто разлетится в пространство вне всякой досягаемости любых, даже самых грандиозных телескопов. Кроме того неузнаваемо изменится химический состав космоса и исчезнут всяческие признаки реликтового фона – отклика Большого взрыва.
Получается, что космологи далекого будущего будут считать, что вся Вселенная состоит из их медленно стареющего звездного острова, плывущего в вечной и неизменной пустоте космического вакуума. Единственная возможность донести научную правду до будущих астрономов – это оставить им современные знания о Большом взрыве, ускоренно расширяющейся Вселенной и сотовом «улее» Метагалактики.
Атмосфера Земли непрозрачна для многих излучений, поэтому главными инструментами для астрономов, строящих атлас Вселенной, служат разнообразные космические обсерватории. Они довольно успешно ведут наблюдения «края мира» в инфракрасных, ультрафиолетовых и рентгеновских частях электромагнитного спектра. К примеру, сравнительно недавно международная космическая группа астрономов уже получила изображение звездных объектов в тысячи раз слабее, чем наблюдаемые в самые мощные наземные телескопы. На таком изображении без труда можно было бы рассмотреть нашу Солнечную систему с окраины соседней галактики – туманности Андромеды!
Наблюдая с помощью совершенствующихся телескопов сверхдальние космические объекты, ученые не только проникают все дальше в глубины мирового пространства, но и получают возможность путешествовать на своеобразной машине времени, зрительно проникая на все более ранние стадии эволюции Вселенной. Ведь чем дальше от нас находится тот или иной космический объект, тем больше времени затрачивают световые лучи, чтобы преодолеть расстояние, отделяющее его от Земли. Следовательно, наша астрономическая машина времени углубляется во все более отдаленное прошлое. Впрочем, космическое прошлое не прошло бесследно и так или иначе проявляет себя в современной Вселенной. Эти следы далеких эпох намечают путь к разгадкам многих тайн происхождения нашей Вселенной.
Исследования космологов иногда могут перевернуть все представления об окружающем мире. Хорошим примером здесь служат споры об ускоренном расширении нашей Вселенной. Это странное ускорение возникло по совершенно непонятным причинам несколько миллиардов лет назад (чаще всего встречаются оценки в 5–6 миллиардолетий) и полностью изменило прогнозы на далекое будущее. По многим причинам возникла полемика, в целом оспаривающая ускоренный разлет галактических скоплений. Контр аргументами служат наблюдения, позволяющие считать, что никакого ускоренного расширения нет. Вместо этого наше галактическое окружение оказывается внутри сверхгигантского пузыря – войда. В этом случае все эффекты ускоренного разлета групп галактик связываются со стенками войда. Определить, кто тут прав, пока очень трудно. Нужны наблюдения близких и сверхдалеких галактик.
Сейчас мы являемся свидетелями непрекращающегося потока удивительных астрономических открытий. Так случилось, что совпадение развития космических и земных телескопов привело к одновременным прорывам на нескольких направлениях научных исследований. Это вызвало целый ряд уникальных космологических открытий, связанных с загадочными темными материей и энергией, заполняющими нашу Вселенную. В скором времени новые космические орбитальные обсерватории наподобие «Джеймса Уэбба» позволят вплотную приблизиться к пределу наблюдения первых звездных объектов, возникших во Вселенной.
Быть может, наша Вселенная – это всего лишь краткая вспышка энергии в какой-то другой вселенной. К сожалению, четко ответить на вопрос, где находятся все эти вселенные, наука пока не может, как и объяснить, что было до возникновения нашего мира.
Сегодня, как и в давние времена первых астрономических атласов, возникают первые карты Метагалактики с удивительными сотами галактических звездных островов. Можно смело сказать, что космология переживает в наше время настоящую революцию, результаты которой еще предстоит оценить нашим потомкам.
