Все о космосе

Вселенская Постоянная

Скорости разбегания галактик, рас­считанные по "красному смещению", получаются огромными, до сотен тысяч км/с, а где-то приближаются к скорос­ти света. Исследователи быстро сообра­зили, что на определенном расстоянии галактики просто перестанут быть вид­ны, а именно там, где скорость их уда­ления сравняется со скоростью света. Это расстояние — горизонт Вселенной. Из совсем современных данных (в томчисле о постоянной Хаббла) получает­ся, что горизонт отстоит от нас на 13,7 миллиарда... Чего? Здесь впору вспом­нить сержанта, который велел солда­там копать канаву "отсюда и до обеда". Расстояние в астрофизике измеряют в световых годах, — временем, которое требуется свету, чтобы его преодолеть (или в парсеках, что составляет 3,26 светового года). В километрах 1 свето­вой год выражается единицей с 13 ну­лями, или 10 триллионами (т.е. милли­онами миллионов) километров. А 13,7 миллиарда лет потребовалось бы для того, чтобы свет от звезд такой вообра­жаемой галактики на горизонте Вселен­ной дошел до нас. И звезд, и этих дале­ких галактик, скорее всего, давно уже нет, но их свет все еще несется к нам. Интересно, что еще до того, как Хаблл ввел свою постоянную, Фридман из сов­сем других соображений оценил рассто­яние до горизонта Вселенной в 10 мил­лиардов световых лет. Если для простоты считать, что вре­мя во всей Вселенной течет одинаково, легко понять, что соседей наших (т.е. близкие галактики) мы видим почти такими же, в том же возрасте, как они есть. Но галактика, удаленная на рас­стояние миллиона световых лет, видит­ся на миллион лет моложе. Миллион световых лет — это, по небесным мер­кам, сущие пустяки. Астрономы наб­людают галактики на расстоянии в миллиарды световых лет и больше. Со­ответственно, они видятся уже на мил­лиарды лет моложе. Таким образом, выбор расстояния — это одновременно и выбор возраста исследуемого объек­та, разрез Вселенной во времени. Чем дальше вы смотрите, тем более давние события видите, тем моложе там Все­ленная. Почти вплоть до ее рождения. До точки, из которой в один миг и сразу во всей Вселенной началось разбегание всей ее материи. Первым в 50-х годах о природе этой точки задумался уже упо­минавшийся Георгий Гамов. Другой известный астрофизик, Фред Хойл, назвал начало разбегания "Большим Взрывом". Название прижилось. Из­любленным хобби обоих астрофизиков были размышления о происхождении жизни. И не только размышления. Г. Гамов был первым, кто еще до био­физиков расшифровал код аппарата наследственности. А Ф. Хойл, проведя расчеты, происхождение жизни ил­люстрировал таким примером. Разло­жите на площади все детали разобран­ного до винтика большого авиалайнера и дождитесь урагана. Вероятность воз­никновения живой клетки такова же, как то, что ураган случайно соберет все детали в готовый к взлету самолет.

Сингулярность

Но вернемся к разбеганию Вселен­ной. Получается, что 13,7 миллиарда лет назад (не световых, а обыкновен­ных лет времени) вся она находилась в некой таинственной точке. Эту таинс­твенную точку физики называют "син­гулярностью" (как у медиков — если чего не понимаешь, назови по латыни, чтобы пациент уважал). В сингуляр­ности по неизвестным нам причинам возник немыслимый взрыв, выбросив­ший все вещество Вселенной в разные стороны с такой скоростью, что оно до сих пор летит и не может остановиться. Что, кстати, заслуживает особого вни­мания. Снаряд, выброшенный вверх, замедляет свой полет и начинает па­дать, когда его кинетическая энергия израсходована на преодоление земного притяжения (и неизбежных потерь). Замедление ракеты компенсируется расходом топлива, необходимым, что­бы вырваться из поля тяготения Земли и Солнца. В разбегании галактик, как и у снаряда, расходуется их кинетичес­кая энергия, поэтому скорость их дви­жения после "выстрела" постепенно должна замедляться. Но с "выстрелом" у астрофизики начинаются большие трудности, причем связаны они не только с материей Вселенной, но и с Его Величеством Временем. Многие (но не все) космологи считают, что в этой та­инственной точке возникла не только материя, но и время Вселенной; рань­ше ни время, ни пространство не сущес­твовали. Вопрос о происхождении вре­мени тоже не вчера возник. В V веке на вопрос "что Бог делал прежде сотворе­ния мира?" Блаженный Августин пред­лагал радикальный ответ: "Время — само творение Бога. Никакого прежде не было".

Постоянная Хаббла — прекрасный инструмент. Фактически, если найде­ны красные смещения, расстояния уже можно считать известными. Естествен­но, не сразу все устроилось. Здесь надо сказать, как во времена Слайфера-Хаббла определялись сами расстояния. Астрофизики обнаружили, что среди различных типов ярких звезд выделя­ются довольно многочисленные звез­ды-цефеиды, яркость которых перио­дически изменяется. Причем период колебаний яркости прямо связан со средней яркостью звезды. Как любой источник света, видимая яркость звез­ды тем меньше, чем звезда дальше. За­висимость квадратичная, в 2 раза даль­ше — в 4 раза слабее свет. Таково фун­даментальное свойство геометрии на­шего мира (которую мы, со свойствен­ной нам самонадеянностью, считаем трехмерной). Измеряя период цефеи­ды, из квадратичной зависимости лег­ко получить расстояние. Цефеиды ста­ли для астрономов "стандартной све­чей". Однако за пределами Галактики цефеиды уже неудобны: их яркости не хватает, да и выделить их на сливаю­щемся фоне звезд не удается, а в чуть более далеких галактиках это вообще невозможно. Приходится исходить не из яркости цефеиды, а из средней яр­кости всей галактики, а они очень раз­личны. Если расстояние удается опре­делить с 20%-ной точностью, то это очень хорошо.