Родом из вакуума

НАСА. 1965 год. Радиоастроном Роберт Вильсон готовится поймать реликтовое излучение

Американские ученые объявили о находке «послания Создателя Вселенной». По мнению астрофизиков Стивена Хсу и Энтони Зи, послание зашифровано в реликтовом излучении — в самых древних электромагнитных волнах, возникших при зарождении Вселенной

Елена Кудрявцева
Фото NASA

Создатель отправил послание в очень неспокойное время. Шел трехтысячный год с момента Большого взрыва. Все это время Вселенная представляла собой кипящую плазму — разрозненные элементарные частицы из-за высокой температуры никак не могли собраться в атомы. Весь свет, излучаемый плазмой, тут же поглощался обратно. Трехтысячный год стал знаменательным в истории Вселенной. Температура упала до привычных нам масштабов, образовались первые атомы, а кипящий бульон превратился в газ. Вселенная стала прозрачной, и тогда хлынул свет. Этот свет и называют реликтовым излучением. Спустя 14 миллиардов лет древний свет потерял былую силу и превратился в слабые радиоволны.

 

ПИСЬМО ИЗ КОСМОСА

— Сегодня реликтовое излучение представляет собой волны в диапазоне частот от 500 Мгц до 500 Ггц, — говорит ведущий сотрудник Института ядерной физики академик РАН Валерий Рубаков. — Это излучение есть буквально везде, каждый кубический сантиметр пространства Вселенной содержит 500 древних фотонов. Но, чтобы их обнаружить, нужны высокочувствительные антенны. Лучше всего реликтовое излучение ловить непосредственно в космосе, где на порядок меньше посторонних шумов.

Непосредственно в космосе реликтовое излучение вот уже шесть лет ловит американский зонд WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Недавно специалисты НАСА расшифровали данные последних трех лет наблюдений и составили детальную карту распределения температуры реликтового излучения. На карте холодные точки обозначены синим, а теплые — красным. Именно это причудливое распределение температур и сподвигло астрофизиков Хсу и Зи на свою гипотезу. Они предположили, что это не что иное, как двоичный код, которым Создатель зашифровал послание. По оценке ученых, сообщение содержит примерно 10 килобайт информации — две страницы текста. Авторы идеи считают, что там зашифрованы фундаментальные законы физики, хотя есть мнения, что Создатель мог просто оставить некоторый штамп, типа «изделие № такое-то».

«Создатель вряд ли адресовал свое «послание» одним лишь людям. Скорее сразу всем существам во Вселенной, — пишут астрофизики в своей статье «Письмо с неба». — Следовательно, «послание» должно быть универсальным, видимым отовсюду и храниться неограниченно долго. По всем этим параметрам лучше реликтового микроволнового излучения и не найти».

Так или иначе, но для расшифровки послания требуется более детальная карта распределения температур реликтового излучения. Это будет возможно после запуска в следующем году аппарата Planc — европейского зонда нового поколения.

 

ВСЕ ИЗ НИЧЕГО

Сегодняшняя карта распределения температур выглядит очень красиво — красные и синие точки сливаются на небесной сфере в невиданные материки. Я старательно вглядываюсь в нагромождение точек: вдруг «послание Создателя Вселенной» откроется мне и так, без расшифровки двоичного кода.

— Какой Создатель?! Какое послание?! — недоумевает Рубаков. — Реликтовое излучение прекрасно вписывается в существующую картину мира, в которой нет места потусторонним силам.

Он тоже смотрит на карту, но видит на ней не руку Создателя, а некоторые возмущения плотности, которые присутствовали в юной Вселенной.

— Если реликтовое излучение одним разом хлынуло в пространство, почему оно бывает холодным и горячим? — спрашиваю я академика.

— Все дело в том, что плотность во Вселенной неоднородна. Сегодня эта неоднородность очевидна — где-то существуют скопления галактик, а где-то вещество разрежено. Но и тогда, в возрасте трех тысяч лет, плотность была разной. Более «горячие» фотоны приходят к нам из областей, где вещество было более плотным и горячим. Но разница «горячих» и «холодных» реликтовых фотонов очень мала — примерно одна стотысячная градуса.

Тогда, на заре Вселенной, «высокая плотность среды» означала не твердый комок вещества, а всего лишь радиоволны. Те волны, которые обладали большим напряжением, притягивали к себе новые элементарные частицы, обрастая ими, как снежный ком. Зная благодаря карте WMAP, откуда пришли «горячие» фотоны, ученые просчитывают, каким образом перераспределялось вещество во Вселенной.

— Смотрите, — Рубаков показывает на красное скопление точек, — раз здесь было такое сильное возмущение, то со временем оно скорее всего выросло до скопления галактик. Это буквально фотография Вселенной, какой она была в возрасте трех тысяч лет с момента образования.

 

ОТКРЫТИЕ ПРОШЛОГО

Открытие реликтового излучения трудно переоценить. Впервые его существование предположил еще в 1946 году российский академик Георгий Гамов, который разработал модель «горячей» Вселенной, применив в космологии идеи ядерной физики и термодинамики. Ученые справедливо полагали, что от любого горячего предмета, будь то сковорода или Вселенная, должно исходить тепло — реликтовое излучение, которое бы полностью подтвердило «горячую» модель. С другой стороны, считалось, что поймать древние фотоны просто невозможно. Слишком фантастичным в те годы казалось, что можно обнаружить нечто отдаленное от нас на миллиарды лет в прошлое. Предполагали, что реликтовое излучение заглушается другими шумами и его нельзя разглядеть с помощью наблюдательных приборов. Тем не менее излучение открыли в 1965 году, правда, совершенно случайно. Американские радиоастрономы Арно Пензиас и Роберт Вильсон испытывали антенну для передачи изображения из Америки в Европу. После того как эксперименты были закончены, ученые решили измерить радиоизлучение межзвездной среды внутри нашей Галактики. Но работа не заладилась — чувствительный радиотелескоп выдавал непонятный посторонний шум. Больше месяца американцы пытались избавиться от шума, предполагая, что дело в самой антенне. Но шум никуда не девался, он был постоянным, шел сразу со всех сторон, в любое время суток. Тут-то и стало ясно, что ученые нашли то, что считалось ненаходимым, — реликтовое излучение. За свое открытие Вильсон и Пензиас получили Нобелевскую премию.

После этого главной задачей астрофизиков стало определение характера реликтового излучения — нужно было найти те «шероховатости», которые отпечатались в древнем свете при контакте с первовеществом. Такие данные были получены в Институте космических исследований АН СССР в ходе эксперимента «Реликт». За полгода наблюдений спутник «Прогноз-9» сделал свыше 10 тысяч измерений реликтового излучения. Правда, компьютеры тогда были настолько несовершенны, что обработка данных заняла годы. В итоге об открытии разницы температур в реликтовом излучении было объявлено лишь в январе 1992 года, но документально это исследование оформить не успели. А через три месяца с аналогичным открытием выступили специалисты НАСА, которым и достались лавры первооткрывателей. Они первыми опубликовали радиокарты — самые первые «фотографии» молодой Вселенной.

— Уже тогда газеты посвящали этому событию статьи и окрестили эти радиокарты ликом Господа Бога, -  вспоминал позже один из участников эксперимента «Реликт», Михаил Сажин. — Но все-таки хочется заметить, что первым «лик Бога» увидел наш соотечественник Андрей Брюханов.

 

ВОЗМУЩЕНИЕ ПУСТОТЫ

С тех пор «послание Создателя» стало важнейшим источником информации для астрофизиков всего мира. Благодаря ему был точно определен возраст нашей Вселенной — 13,7 миллиарда лет (до этого данные грешили двумя-тремя миллиардами). Было также просчитано, что на самом деле наша Вселенная плоская, а не шарообразная, как считалось раньше.

Другая сенсация подтверждается буквально сегодня. Новые данные WMAP доказывают существование инфляционной стадии Вселенной. Инфляционная стадия — это мгновения до Большого взрыва, когда не было ничего, кроме вакуума, по которому, как рябь по воде, проходили слабые звуковые и гравитационные волны. Мгновенное расширение Вселенной колоссально увеличило эти возмущения, превратив их из ряби в огромные волны, которые позже стали теми точками отсчета, вокруг которых образовалось вещество.

— Последние исследования WMAP указывают, что им удалось увидеть в реликтовом излучении «отпечаток» тех самых древних гравитационных волн, — поясняет Рубаков. — Представляете, что значит подтверждение инфляционной теории?

— Нет, — честно призналась я

— Это значит, что все, что мы сегодня видим, включая нас самих, — порождение флуктуации вакуума.

— Порождение пустоты? — переспросила я. — Да, что-то подобное многим приходит в голову по утрам. А как вы считаете, стоит ли американским астрофизикам пытаться разглядеть в реликтовом излучении «послание Творца»?

— В науке есть много серьезных физиков, которые верят в Бога, — признает Рубаков напоследок. — Но никто из них не будет искать Бога так уж прямолинейно.

 

Как все начиналось

Перед тем как приобрести сегодняшний вид, Вселенная прошла восемь стадий развития


1  Планковская эра

10-43 секунд. Происходит отделение гравитационного взаимодействия. Размер Вселенной в этот момент равен 1-35 метру. На 10-37 секунде происходит инфляционное расширение Вселенной.

2  Эра великого объединения

10-35 секунд. Разделение сильного и электрослабого взаимодействий.

3  Адронная эра

10-6 секунд. Аннигиляция протон-антипротонных пар. Кварки и антикварки перестают существовать как свободные частицы.

4  Лептонная эра

1 секунда. Формируются ядра водорода. Начинается ядерный синтез гелия.

5  Эра нуклеосинтеза

3 минуты. Вселенная состоит на 75 процентов из водорода и на 25 процентов из гелия, а также следовых количеств тяжелых элементов.

6  Радиационная эра

1 неделя. К этому времени излучение термализуется.

7  Эра вещества

300 тысяч лет. Ядра водорода и электроны рекомбинируют, Вселенная становится прозрачной для излучения. Через 10 тысяч лет во Вселенной появляется вещество.

8  Звездная эра

13,7 млрд лет. Текущий момент развития Вселенной. В течение 1-го миллиарда лет были сформированы первые галактики, за ними — в течение еще 1 млрд лет — первые звезды. Еще 9 млрд лет ушло на образование Солнечной системы.

Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...
Загрузка новости...