100 великих загадок астрономии - Александр Викторович Волков

В космосе уже давно обнаруживают пустоты, где нет никакого вещества, ни темного, ни «светлого». Их называют «войдами» (от английского слова «void», «пустота»). Однако размеры этой прорехи в мироздании изумляют. Она в тысячу раз больше обычных пустот, разделяющих суперскопления галактик. Согласно Стандартной модели космологии, подобной дыры просто не может быть. Она протянулась на 900 с лишним миллионов световых лет.

В　космосе обнаруживают пустоты　– войды, где нет никакого вещества, ни темного, ни светлого

Первые признаки этого необычного объекта были обнаружены в 2004 году. Испанские астрономы Патрисио Виэльва и Маркос Крус вместе с коллегами из Кантабрийского университета (Сантандер), обрабатывая результаты измерений, проведенных зондом Уилкинсона, заметили одну несуразность.

Этот зонд был запущен 30 июня 2001 года. В его задачу входило картографирование всего небосвода в микроволновом диапазоне. Иными словами, он должен был составить детальную карту космического фонового излучения, вспыхнувшего примерно через 380 тысяч лет после рождения Вселенной. До сих пор в каждом кубическом сантиметре пространства снуют около четырех сотен фотонов – своего рода «реликтов» Большого взрыва.

Космическое фоновое излучение отличается поразительной однородностью. Его температура составляет около 3 кельвинов – всего на три градуса выше абсолютного нуля. Перепады температуры не превышают нескольких стотысячных долей градуса. Эти перепады выдают колебания плотности в первородном газе, заполнявшем тогда Вселенную.

Однако, анализируя карту, составленную зондом, Виэльва и его коллеги обнаружили участок, который был холоднее и больше обычных пустот. Если быть точным, температура этого холодного пятна, «WMAP Cold Spot», была на 0,00007 градуса ниже средней температуры космического фонового излучения.

Известие об этом открытии привлекло внимание астрономов к необычному объекту. Так, Лоуренс Рудник из Миннесотского университета, а также его коллеги Ши Браун и Лилия Уильямс решили обследовать участок небосвода в других волновых диапазонах. В частности, они использовали результаты наблюдения Very Large Array (VLA) – системы из 27 радиотелескопов, сооруженных в штате Нью-Мексико. С 1993 по 1997 год эти приборы просканировали 82 % всего небесного свода в диапазоне частотой 1,4 гигагерц. В каталоге, составленном по результатам описи, значилось свыше 1,8 миллиона отдельных объектов. По большей части это квазары, галактики с активными ядрами и галактики, где протекают процессы образования новых звезд. Рудник и его коллеги убедились, что странное пятно в созвездии Эридана соответствует самому холодному участку Вселенной в этом обширном реестре. Интенсивность радиоизлучения, исходящего отсюда, значительно меньше, чем из соседних регионов.

Этот феномен Рудник объяснил тем, что здесь нет ни звезд, ни рассеянного в пространстве газа, ни даже темного вещества: «Астрономам трудно себе представить пустоту таких громадных размеров. Никто не ожидал, что в космосе можно найти нечто подобное. Происхождение этой дыры непонятно».

По предположению Брента Тулли из Гавайского университета, такого рода пустоты могли возникать неподалеку от очень массивных объектов, к которым, как железные опилки – к магниту, притягивалось все вещество из соседних областей Вселенной. Его, можно сказать, сдуло отсюда. Остался лишь каркас мироздания, решетчатый каркас, где тут и там зияет сплошная, непроглядная пустота.

Это открытие может повергнуть в кризис современную космологию. Ведь появление в первородном газе случайной флуктуации плотности такого масштаба кажется почти невероятным событием. Шанс, что такое могло случиться, – один на миллиард или того меньше.

Что же произошло 13,7 миллиарда лет назад в этой области Вселенной? Как могла возникнуть такая громадная пустота? Может быть, под влиянием соседних Вселенных? Такую радикальную гипотезу высказала Лаура Мерсини-Хоктон. Тем не менее некоторые известные космологи серьезно отнеслись к этой фантастической идее, на первый взгляд, далекой от академической науки.

Американская исследовательница, профессор университета штата Северная Каролина, предсказала возможность существования подобной дыры еще до того, как та была открыта. Вместе со своим коллегой Ричардом Холманом она заявила, что если наряду с нашей Вселенной из квантового вакуума возникли и другие миры, то в нашей могут простираться обширные пустоты. В таком случае Большой взрыв не был бы ни абсолютным началом мироздания, ни уникальным событием, не имевшим аналогов в космической истории. «Вселенные-дублеры», «Вселенные-двойники» могли бы тотчас «схлопываться», пережив коллапс, либо стремительно расширяться, подчиняясь закону космической инфляции.

Итак, вот на чем основано это предсказание. Параллельные Вселенные, хоть и располагаются за пределами мироздания, все-таки не совсем изолированы от нашей Вселенной. Ведь в мире элементарных частиц существует один поразительный феномен, описанный Эйнштейном еще в 1935 году и доказанный в 1980 году. Этот феномен – совершенно одинаковое поведение элементарных частиц, находящихся на огромном расстоянии друг от друга, – является основой квантовой телепортации и квантовой криптографии. Как полагает ряд космологов, в том числе Мерсини-Хоктон и Холман, подобный феномен может связывать нашу Вселенную с другими.

Две элементарные частицы неизменно поддерживают между собой «телепатическую связь». Такую же связь, считает Мерсини-Хоктон, могли бы поддерживать между собой и целые области различных Вселенных, даже несмотря на процесс космической инфляции, стремительно отдаливший их друг от друга. По ее мнению, там, где этот эффект ощущается особенно сильно, он препятствует возникновению новых галактик, Как следствие, в этой части космоса образуется пустота. Быть может, новая Вселенная лежит буквально у порога нашего космического дома?

Но что если этой дыры вообще нет? С таким выводом выступила еще одна группа исследователей. Так, Кендрик Смит из Кембриджского университета и Драган Хутерер из Мичиганского университета предположили, что эта «пустота» родилась… на кончике пера. Они считают ее появление на астрономических картах результатом ошибочной обработки данных. По их мнению, в исследуемой области Вселенной имеется столько же галактик, сколько и в других ее частях.

Очевидно, лишь более тщательные наблюдения за участком звездного неба в районе созвездия Эридана позволят понять, есть ли там «Великая Пустота» или же нет. А, может быть, «супердыра» откроет нам путь в Большой космос, куда более громадный и причудливый, чем наша Вселенная, – и чем полагает большинство астрономов.

Есть ли жизнь во Вселенной?

Летом 1950 года в стенах Лос-Аламосской лаборатории впервые прозвучал «парадокс Ферми». Нобелевский лауреат Энрико Ферми, беседуя с коллегой о межзвездных путешествиях, внезапно воскликнул: «Так где они все?» Проделанные позднее расчеты подтвердили, что удивляться было чему. Если бы какая-то внеземная цивилизация достигла того уровня, при котором возможно строительство космических кораблей, то ей потребовалось бы всего несколько миллионов лет, чтобы облететь всю нашу Галактику, побывать везде, где только можно. Если следовать этой логике, то их космонавты посещали Солнечную систему, вели наблюдение за отдельными планетами, и, может быть, даже сейчас на этих планетах находятся оставленные ими средства слежения за «местной фауной» (за нами?). Они знают о нас? Но почему их нет?

Ферми разрешил эту проблему, к вящей радости пессимистов и скептиков. Раз никаких следов внеземной жизни до сих пор не обнаружено, значит, ее просто нет. Иначе Галактика давно уже была бы заселена, а наша Солнечная система стала бы сырьевым придатком Великой Цивилизации Млечного Пути.

«Так где они все?» – впору воскликнуть вслед за Ферми.

В 1960 году американский астроном Фрэнк Дрейк попытался с помощью антенны диаметром 26 метров принять сигналы, которые могли бы исходить от звезд Тау Кита и Эпсилон Эридана (проект «ОЗМА»), но не добился успеха. Эта работа открыла эпоху поиска сигналов внеземных цивилизаций. Начинали ее энтузиасты, считавшие, что жизнь можно встретить во Вселенной повсюду, но своими стараниями они лишь множили число пессимистов. Никаких следов внеземной жизни за минувшие полвека не было обнаружено. Между тем в рамках программ CETI («Связь с внеземным разумом») и SETI («Поиск внеземного разума») предпринималось уже более ста попыток перехватить сигналы, посылаемые другими мирами. Ответом энтузиастам было великое космическое молчание.

Американский астроном Фрэнк Дрейк попытался с помощью радиотелескопа принять сигналы от звезд Тау Кита и Эпсилон Эридана (проект ОЗМА)

Есть, правда, один нюанс. Даже если они радируют во все концы Вселенной, как мы отличим их сигналы от естественного шума? Специалисты признают: если наши предполагаемые собеседники не шлют нам одну радиограмму за другой, то вряд ли им удастся привлечь внимание к себе. А еще им надо направлять сигналы именно в нашу сторону, на нужной частоте и «строго определенного» содержания – сигналы должны казаться разумными.