Калеб Шарф - Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной

В сущности, история самих звезд находится сейчас на интересном перепутье. Астрономы уже 20 лет знают, что в прошлом звезды в галактиках формировались в гораздо более высоком темпе [210] Сейчас, когда я пишу эти строки, самые свежие оценки формирования звезд в космических временных масштабах сделаны в статье D. Sobral et al. A large Ha Survey at z = 2.23, 1.47, 0.84 and 0.40: The 11 Gyr Evolution of Star-Forming Galaxies from HiZELS // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 428 (2013): 1128–46. . В последние годы ученые приложили героические усилия, чтобы при помощи телескопов составить карты и охарактеризовать галактики, существовавшие на разных этапах истории космоса, и по результатам этих наблюдений были проделаны исследования, которые позволили уяснить всевозможные детали с беспрецедентной точностью. Судя по всему, более половины звезд, которые мы наблюдаем сегодня, возникли в период от 11 до 8 миллиардов лет назад, когда разыгралась настоящая вакханалия звездопроизводства. Сегодняшние темпы формирования звезд составляют едва лишь 3 % от того, что было 11 миллиардов лет назад, и довольно быстро снижаются. А следовательно, за остаток жизни Вселенной будет создано лишь 5 % от того числа звезд, которое уже возникло.

Это неожиданно и неприятно. Выходит, мы существуем на пороге долгих космических сумерек. А поскольку подавляющее большинство звезд составляют маленькие красные звезды – и они же живут дольше всех – получается, что Вселенная в целом становится тусклее и краснее, и так будет долго-долго. В наши дни в некоторых галактиках звезды вообще не возникают. Ученые полагают, что и наша Галактика – Млечный Путь – переживает переходный период – сокращает производство новых звезд и планет и создает лишь одну-две звездные системы в год. Это примерно средний показатель сегодняшней производительности галактик.

Почему так получается? Отчасти потому, что сырье для создания новых звезд – газ и пыль, оставшиеся от предыдущих звездных поколений, поначалу собирались в сгустки благодаря гравитации, а теперь снова развеиваются. Энергия звезд и сверхновых, а также та энергия, которую создает вещество, падающее на гигантские черные дыры [211] По чистому (гм) совпадению я написал об этом книгу. C. Scharf. Gravity’s Engines: How Bubble-Blowing Black Holes Rule Galaxies, Stars, and Life in the Cosmos. New York: Scientific American / Farrar, Straus and Giroux, 2012). , рассеивает вещество в галактиках. А галактики растут и сливаются несопоставимо более вяло, чем когда-то, а между тем именно эти процессы активизируют и стимулируют конденсацию новых звезд из межзвездного сумрака. Правда, слияния галактик все равно хоть редко, но происходят. Пройдет 4–5 миллиардов лет, и соседняя с нами галактика Андромеда натолкнется на нас – и в результате этого космического «тектонического сдвига», вероятно, будет создана целая плеяда новых звезд. Правда, по вселенским масштабам продлится это недолго, может быть, пару сотен миллионов лет, а затем самые крупные и яркие из новых звезд умрут, и мы вернемся к неизбежному будущему – тусклому и красноватому.

Если сопоставить все эти факты, невольно придешь к выводу, что мы существуем, вероятно, в единственный период в истории мироздания, когда из наблюдений над окружающим миром можно сделать верные заключения о самой природе Вселенной. Еще 10 миллиардов лет назад, когда Вселенной было 3–4 миллиарда лет от роду, нам пришлось бы потрудиться, чтобы зарегистрировать возникновение темной энергии и ее влияние на расширение пространства. Пройдет еще 100 миллиардов лет – и наблюдатели, скорее всего, сделают вывод, что живут в стационарной Вселенной. Рождение и смерть новых звезд и планет будут наблюдаться крайне редко, и не будет никакого легкого способа распознать, что пространство за пределами Галактики расширяется, и никакого легкого способа сделать вывод, что возраст Вселенной конечен.

Все это очень интересно, однако есть и еще один вопрос, пожалуй, самый существенный. А уверены ли мы вообще, что Вселенная, которую мы наблюдаем в данный момент, ничего от нас не утаивает? Что если мы подобны тем самым невезучим обитателям далекого-далекого будущего и наше представление о реальности искажает природа Вселенной как таковая? Не думаю, чтобы у кого-нибудь из нас был готов ответ на этот вопрос, однако он показывает, что на пути к пониманию своего места во Вселенной мы столкнулись с очередным препятствием. Обстоятельства, в которых мы живем – в космическом смысле слова, – влияют на научный прогресс на нашей планете, что мы наблюдали, в частности, на примере того, какую форму имела орбита Марса в те годы, когда жил Кеплер, – и точно так же не исключено, что на наши попытки оценить свое значение в космических масштабах сильно влияет все то, что мы знаем о возрасте и размерах Вселенной. Обитатели воображаемой одинокой галактики в далеком-далеком будущем поняли бы, что их солнце всего лишь одна из нескольких сотен миллиардов таких же звезд – примерно так же, как и мы представляем себе свое положение на Млечном Пути. Однако для них это будет, так сказать, позиция на шахматной доске в целом, положение дел во всем космосе, а это сильно отличается от нашей нынешней картины мира и, прямо скажем, гораздо унизительнее.

Возможно, они поймут, что такой скромной Вселенная была не всегда, если отметят, что со временем все больше и больше водорода превращается в более тяжелые элементы. Если звездная археология и астрофизика будут у них достаточно развиты, обитатели будущего сумеют заключить, что самые старые маленькие красные звезды и звездные остатки и в самом деле насчитывают примерно сотню миллиардов лет. Не знаю, какие космологические модели наши преемники построят для объяснения подобных наблюдений, однако убежден, что с их точки зрения все будет выглядеть логично. Однако их космос окажется очень маленьким, совсем крошечным по сравнению с той Вселенной, которую знаем мы, обладающим весьма скудным запасом звезд, планет и возможностей для зарождения жизни. А по меркам астрофизики он будет еще и необычайно старым.

Какие же выводы о своем месте во Вселенной сделают гипотетические обитатели подобного места? На самом деле они столкнутся примерно с теми же трудностями, что и мы. Не исключено, что и в нашем мировоззрении тоже недостает важнейших сведений о природе вещей, а мы и не подозреваем, что их недостает. Раз мы это понимаем, придется быть готовыми к применению новых стратегий – и обойти подробности нашего положения в космосе, редкость планет, подобных Земле, биологическую игру в кости и трудности апостериорной статистики. Поколебать сложившуюся картину нашей заурядности в космических масштабах пока что очень трудно, однако столь же бесспорно, что некоторые аспекты нашего места в мироздании весьма необычны. Похоже, стоит смириться и взглянуть в лицо неприятной правде.