Альманах «ЭВРИКА»

Часть  I     В ПОИСКАХ «ГОВОРЯЩИХ» ЗВЕЗД

В ПОИСКАХ «ГОВОРЯЩИХ» ЗВЕЗД

Астрономы обнаружили во Вселенной огромную «дыру». Она настолько велика, что в ней могли бы уместиться, по крайней мере, 2 тысячи галактик «средней» величины. Это сообщение комментируют академик Я.Зельдович и кандидат физико-математических наук С. Шандарин.

Прежде всего следует сказать, что сам факт существования таких «дыр» не является новостью для астрофизиков. Теоретически возможность подобных «разрывов» в распределении галактик была предсказана нами в 1976 году на основе исследований, проведенных в Институте прикладной математики имени М. Келдыша Академии наук СССР. А в 1977 году этот прогноз подтвердили сотрудники Тартуской астрофизической обсерватории во главе с членом-корреспондентом АН ЭССР Я. Эйнасто, но уже основываясь на результатах прямых наблюдений.

На сегодняшний день известно около десяти подобных «дыр». «Около» потому, что данные о некоторых из них еще нуждаются в уточнении. Эти «пустоты» в строении Вселенной не имеют ничего общего с широко известными «черными дырами» — сверхплотными объектами, где тяготение настолько велико, что даже свет не может вырваться за их пределы. «Дыры» же, о которых идет речь,— это области, где нет ни звезд, ни галактик. Последняя из них, ставшая предметом сенсации, отличается от предшественниц, пожалуй, лишь огромными размерами: ее поперечник — около 300 миллионов световых лет...

Почему такие огромные «нарушения» в структуре Вселенной не были обнаружены раньше?

Чтобы ответить на этот вопрос, следует сказать, как проводятся астрофизические исследования. Когда мы смотрим на ночное небо, то видим только звезды, расположенные достаточно близко — на удалении до 1 тысячи световых лет. В ясную безлунную ночь можно увидеть и Млечный Путь — нашу собственную Галактику, в которой около ста миллиардов звезд. Подавляющее большинство из них не различимы простым глазом и кажутся слабыми из-за того, что находятся на большом удалении — до 25 тысяч световых лет.

На фотографиях, полученных с помощью сильных телескопов, наряду с яркими точками — звездами — можно увидеть и размытые светящиеся пятна.

Это изображения далеких галактик. Лишь самые мощные современные телескопы, такие, как шестиметровый гигант на Северном Кавказе, позволяют рассмотреть детали их строения. Если исключить изображения отдельных звезд, то окажется, что далекие галактики распределены по небосводу более или менее равномерно. Конечно, есть области, где их концентрация выше средней, в других — в несколько раз меньше. Но совсем «пустых» областей на небесной сфере нет.

Однако такая картина Вселенной неполна: в ней все видимые объекты мы как бы выстроили на одной поверхности — небесной сфере. Между тем они находятся на различном удалении от Земли. Поэтому, только зная расстояние до тех или иных галактик, можно представить пространственную структуру Вселенной.

До недавнего времени большинство астрономов считали: и «по глубине» галактики должны распределяться более или менее равномерно. Правда, эти представления базировались на косвенных данных, так как измерения расстояний до отдельных галактик — очень трудоемкие операции. Лишь в последние годы они приобрели массовый характер. В результате были определены расстояния до нескольких тысяч галактик. Более того, на отдельных, сравнительно небольших участках неба были измерены расстояния до всех достаточно ярких галактик. Они и позволили обнаружить «дыры» — большие области, в которых практически нет галактик.

Как была обнаружена «дыра», о которой сегодня идет речь? Изучая объекты, лежащие в одном направлении, исследователи как бы проткнули лучом-спицей видимый небосвод. И обнаружили, что до рубежа в 500 миллионов световых лет галактики располагаются достаточно густо. Есть галактики и за рубежом в 800 миллионов световых лет. А между этими «отметками» на отрезке длиной в 300 миллионов световых лет ни одной галактики обнаружить не удалось. Хотя с учетом ширины расходящегося луча их должно быть по меньшей мере двадцать-тридцать. Подобные наблюдения по трем близко лежащим направлениям — лучам и позволили обнаружить «дыру», ориентировочный объем которой — около 3 •  1025 кубических световых лет!

Обнаруженные «дыры» не опровергают основ современной космологии. Весь вопрос в том, как понимать одно из ее важнейших положений, которое утверждает, что Вселенная однородна.

Представьте себе такой распространенный материал, как пенопласт. Хотя он состоит из массы воздушных пузырьков, разделенных полимерными перемычками, мы считаем его однородным. Правда, в нем перемычки достаточно толсты. Но если уменьшить их до размеров пленки мыльного пузыря, то получится довольно наглядная модель строения Вселенной. Иными словами, хотя размер «дыр» довольно велик — около 300 миллионов световых лет,— они все же намного меньше той области Вселенной, которую человечество изучает с помощью мощных телескопов. Значит, в ней могут разместиться десятки тысяч «пустых» областей, разделенных «перегородками», в которых концентрируются галактики. Так что в большом масштабе представление об однородности Вселенной остается непоколебимым.

Как возникла такая «пористая» структура Вселенной?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно вспомнить теорию «большого взрыва». Суть ее сводится к тому, что все вещество Вселенной когда-то имело большую плотность, а сама Вселенная была значительно меньших размеров. Но 10—15 миллиардов лет назад произошел «большой взрыв», и начался процесс ее расширения. На ранней стадии, когда не было ни галактик, ни звезд, это вещество представляло собой смесь водорода и гелия. И его плотность в разных точках пространства различалась очень мало. Но постепенно силы тяготения увеличивали эти различия. На более поздней стадии исходный газ начал как бы стягиваться к стенкам сегодняшних «дыр». И здесь из него начали образовываться галактики.

Правда, здесь у астрофизиков есть разногласия. Сегодня друг с другом спорят два возможных «сценария» образования галактик. Согласно одному из них вначале образовывались крупные скопления, которые потом дробились на более мелкие. Сторонники же второго «сценария» считают, что вначале появились маленькие шаровые скопления. Маленькие лишь с космической точки зрения: по массе они были примерно в миллион раз больше нашего Солнца. А затем в результате «скучивания» из этих «шариков» стали образовываться галактики, их скопления и сверхскопления.

Мы отдаем предпочтение первому варианту. Для сторонников же второго открытие «дыр» стало своего рода испытанием: существование таких «дыр» противоречит его сути — согласно этому «сценарию» все пространство Вселенной должно быть заполнено галактиками или хотя бы шаровыми скоплениями.

Конечно, и мы не считаем, что в самих «дырах» образовалась абсолютная пустота. По нашему мнению, они заполнены ионизированным газом с температурой в несколько десятков тысяч градусов. Но его плотность настолько невелика, что из него галактики образоваться просто не могут. Этот вывод, кстати, вытекает из теории образования галактик, которую сейчас разрабатывают в Институте прикладной математики АН СССР в сотрудничестве с Институтом космических исследований АН СССР.