Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты - Жак Поль

направлении образования все более массивных структур. В такой иерархической схеме «от самых маленьких к самым массивным» гигантские скопления галактик становятся наследниками «протоскоплений», постепенно формировавшихся агломераций первичных галактик. Вполне возможно, что в этих протоскоплениях находили прибежище и галактики с так называемым активным ядром, то есть со сверхмассивной черной дырой в центре. Дыра служила точкой аккреции материи из межзвездного пространства; в результате происходили мощные выбросы излучения во всех диапазонах спектра.

В отдаленном уголке космоса, в среде, насыщенной темной и барионной материей, крупная структура может сформироваться путем слияния большого количества скоплений галактик, в свою очередь сформированных в результате последовательных слияний протогалактик. Гигантское протоскопление галактик, общая масса которого составляет как минимум четыреста миллиарда солнечных масс, растягивается на расстояние более сорока миллионов световых лет. Высокая плотность галактик внутри этой огромной структуры приводит к огромному количеству столкновений и поглощений, которые порождают вспышки звездообразования. Протоскопление постепенно растет за счет присоединения новых и новых галактик, в которых начинается образование молодых массивных звезд. В недрах некоторых из этих галактик вполне могут сложиться условия, благоприятные для образования сверхмассивных черных дыр и возникновения активных галактических ядер.

В 2011 году международная группа астрофизиков во главе с американским ученым Питером Капаком исследовала расположенное в созвездии Секстанта скопление активных галактик, все члены которого имели одно и то же высокое красное смещение (z = 5,3). Капак и его коллеги начали сканировать предполагаемое протоскопление в рентгеновском диапазоне с помощью космического телескопа «Чандра», чтобы обнаружить активные ядра галактик – они излучают именно в этом диапазоне. Затем ученые провели такие же исследования на других телескопах, чтобы выявить галактики, в которых образование звезд постепенно угасало. Они вооружились целой батареей телескопов, в числе которых был и космический телескоп «Хаббл», изучая одну галактику за другой и оценивая их красные смещения.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Темные века (13,7 миллиарда лет назад)

Образование крупных структур (13,7 миллиарда лет назад)

Ланиакея, наше сверхскопление (6,8 миллиарда лет назад)

Радиус Шварцшильда (1916)

11,8 миллиарда лет назад

Вселенная взрослеет

В возрасте почти двух миллиарда лет Вселенная приобрела вид, достаточно близкий к тому, что мы наблюдаем в XXI веке, – об этом свидетельствуют фотографии дальней Вселенной космическим телескопом «Хаббл».

Через два миллиарда лет после Большого взрыва Вселенная в основном закончила свою эволюцию. Если сравнить этот процесс с развитием человека, можно сказать, что детство Вселенной пришло к концу, и она вступила в период зрелости. Все основные ее характеристики уже оформились; галактические скопления образовали состоящую из миллиарда галактик гигантскую «паутину» с узлами сверхскоплений в точках пересечения нитей. До этого внешний вид Вселенной менялся очень быстро. За несколько сотен миллионов лет – в астрономической шкале времени это очень период – Вселенная из скучного и однообразного пространства, следы которого сохранились в реликтовом излучении, превратилась в веселенький конструктор, в котором то и дело случаются великие астрономические события. С этих пор эволюция Вселенной проявляется скорее на индивидуальном уровне, на уровне цивилизаций, а в галактическом масштабе, в масштабе Млечного Пути, изменения происходят крайне медленно и постепенно.

Историки, пытаясь выяснить, как выглядела та или иная территория в прошлом, вынуждены работать с весьма редкими письменными источниками. У археологов материалов для работы еще меньше – им достаются лишь случайно попадающиеся там и сям черепки. А вот астрофизики, напротив, имеют возможность воочию увидеть мир таким, каким он был в прошлом.

Изображение сверхглубокого поля Хаббла, созданное из множества снимков, сделанных в период с 2003 по 2012 год многочисленными камерами космического телескопа «Хаббл». Область, которую покрывает снимок на небе, относительно невелика и по масштабам эквивалентна площади, занимаемой почтовой маркой, рассматриваемой с расстояния в двадцать метров!

Для этого им достаточно выбрать на заданной площади небесного свода все звезды, расположенные на определенном расстоянии. Поскольку свет распространяется с известной и конечной скоростью, положение на определенном расстоянии в пространстве, по сути, аналогично нахождению в определенном времени в прошлом. При этом желательно выбирать участок неба, в котором нет слишком ярких звезд Млечного Пути, сияние которых может затруднить наблюдение за менее яркими объектами, расположенными на заднем плане.

С этой целью астрофизики Научного института космического телескопа – специально основанного НАСА учреждения, призванного управлять исследованиями, проводимыми с помощью космического телескопа «Хаббл» – выбрали в южном созвездии Печи небольшой участок небесного свода и назвали его «Сверхглубоким полем Хаббла». Наблюдая за этим участком в течение сотен часов, телескоп смог создать весьма детальную картину постепенного взросления Вселенной. Камеры, работающие в близком инфракрасном диапазоне, позволили обнаружить даже те галактики, чье излучение, слишком сильно смещенное в красную часть спектра, невозможно обнаружить с помощью инструментов, чувствительных к видимой части спектра. В результате ученые получили изображения почти десяти тысяч галактик «ранней Вселенной», находившихся еще на раннем этапе своего развития.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Образование диска Млечного Пути (8,8 миллиарда лет назад)

11,7 миллиарда лет назад

Образование шарового скопления Геркулеса

При слияниях протогалактик происходило активное звездообразование: формировались скопления сотен тысяч звезд. Одним из таких скоплений стало шаровое скопление Геркулеса, которое астрономы-любители просто обожают.

Млечный Путь – Галактика, в которой мы живем, – подчиняется тем же законам, что и остальные галактики. Как и все другие структуры аналогичного размера, она сформировалась быстро и бурно, в результате последовательных слияний более или менее массивных протогалактик. Когда пара протогалактик сближалась, их взаимопроникновение провоцировало соединение облаков межзвездной пыли, которыми были нафаршированы юные галактики. Подобные столкновения вызывали взрывное звездообразование, которое приводило к формированию огромных звездных скоплений, с сотнями тысяч звезд. Самые массивные из них стали жертвами ускоренной эволюции и быстро прекратили свое существование. Выжили самые сбалансированные, самые многочисленные; они продемонстрировали продолжительность жизни, превышающую средний возраст объектов во Вселенной; все они светят и в наши дни. Эти скопления образовались при сильном воздействии гравитации, поэтому они приобрели сферическую или шаровую форму.

Одно из самых известных шаровых скоплений, которое нравится фотографировать астрономам-любителям, находится в созвездии Геркулеса. Его открыл в 1714 году Эдмунд Галлей, обнаружив, что звездной безлунной ночью скопление можно увидеть невооруженным глазом. В июне 1764 года Шарль Мессье, прославившийся как великий охотник за кометами (Людовик XV его даже прозвал «кометным хорьком»), включил его в свой знаменитый каталог, в котором он собрал все известные на тот момент небесные тела самой разной природы, в той или иной степени похожие при наблюдении в телескоп на кометы. С тех пор всем астрономам, как профессионалам, так и любителям, большое скопление Геркулеса известно под именем «Мессье