Виктор Комаров - Новая занимательная астрономия

Предположим, что Метагалактика вела себя именно так и мы живем в эпоху ускоренного расширения. Но это означает, что в недавнем прошлом оно протекало медленнее и, следовательно, длилось дольше, чем при непрекращающемся торможении.

С другой стороны, «оценка возраста вполне может быть и уменьшена.

Согласно теории горячей расширяющейся Вселенной, через некоторое время после начала расширения должна была наступить такая фаза, когда все вещество представляло собой плазму, состоящую из электронов, протонов и ядер легких элементов. Кроме вещества, существовало и электромагнитное излучение: радиоволны, световые и рентгеновские лучи. В тот период вещество и излучение находились в равновесии. Частицы (главным образом электроны) излучали примерно столько же фотонов, сколько и поглощали.

Однако в дальнейшем температура упала настолько, что электроны стали соединяться с ионами, образуя атомы водорода, гелия и других химических элементов. Вследствие этого среда стала прозрачной для излучения. Другими словами, фотоны практически перестали испускаться и поглощаться.

В дальнейшем температура этого излучения постепенно уменьшалась, и, согласно расчетам, вытекающим из модели горячей расширяющейся Вселенной, мировое пространство в современную эпоху должно быть заполнено излучением с температурой около 3–4 кельвинов.

В 1965 г. это гипотетическое излучение было зарегистрировано и получило название реликтового. Обнаружение реликтового излучения прямо свидетельствует о том, что расширение Вселенной длится уже много миллиардов лет из состояния, неизмеримо более плотного, чем современное.

Однако в самые последние годы возникли кое-какие поводы для сомнений. Некоторые исследователи считали, что на самом деле зарегистрирован лишь некий общий тепловой фон Метагалактики, имеющий совершенно иную физическую природу.

Выдвигалась также гипотеза, согласно которой излучение, принимаемое за реликтовое, на самом деле принадлежало в отдаленном прошлом каким-то отдельным космическим объектам, а затем постепенно рассеялось в мировом пространстве.

Однако на проходившем летом 1970 г. в Англии очередном конгрессе Международного астрономического союза ученые пришли к единому мнению, что никаких серьезных оснований сомневаться в реликтовом характере зарегистрированного космического радиоизлучения в настоящее время не существует.

Что же касается гипотезы обособленных источников реликтового излучения, то в тех местах, где они когда-то располагались, должны были бы наблюдаться небольшие флуктуации (колебания) радиоизлучения.

Однако, как показали исследования, проведенные советским радиоастрономом Ю. Н. Парийским, можно с очень большой точностью утверждать, что подобных флуктуаций нигде нет.

Но если бы даже оказалось, что реликтового излучения не существует вообще, то и это вовсе не означало бы, что от теории расширения следует отказаться. В рамках этой теории возможен и такой вариант, при котором реликтовое излучение не возникает.

Очень важный аргумент в пользу теории расширения Вселенной дает изучение квазаров. В сравнительно близких к нам областях Вселенной пространственная плотность этих объектов довольно мала. На расстояниях же порядка 7–9 миллиардов световых лет она значительно возрастает, чтобы потом вновь упасть до нуля. Но это означает, что в далеком прошлом пространственная плотность квазаров была больше, а в более раннюю эпоху они еще не возникали.

Таким образом, квазары дают нам независимое подтверждение того, что Вселенная отнюдь не станционарна. Тем не менее выражаются сомнения по поводу того, имеются ли вообще в нашем распоряжении необходимые эталоны для измерения величины красного смещения. Ведь если длины волн электромагнитного излучения увеличиваются так же, как метагалактические расстояния, а размеры атомов — так же, как и длины волн, то тогда действительно ничего нельзя обнаружить.

Прежде всего необходимо отметить, что современная физика исходит из того, что при расширении Метагалактики происходит изменение лишь космологических масштабов. Что же касается масштабов микроскопических и макроскопических, то они в процессе расширения сохраняются. И это не просто одна из возможных точек зрения, а вопрос, тесно связанный с фундаментальными основами всей современной физики вообще.

Итак, мы живем в расширяющейся Метагалактике и наблюдаем картину удаления окружающих нас галактик по всем направлениям. В связи с этим невольно может сложиться впечатление, что именно мы как раз находимся в центре расширения — неподвижной точке, от которой во все стороны разбегаются остальные звездные острова. Но такой случай плохо согласуется с теорией вероятностей и вызывает законное недоумение: почему именно мы?

И действительно, впечатление о нашем центральном положении в Метагалактике ошибочно. Приведем поясняющий пример, предложенный А. Л. Зельмановым.

Представим себе, например, что из одного места одновременно на совершенно прямое шоссе выезжает большое число автомашин и начинает движение в одну сторону с разными скоростями. Через некоторое время они, очевидно, расположатся друг относительно друга в соответствии со своими скоростями: те, что движутся быстрее, уйдут вперед, более медленные отстанут.

Рис. 15. Аналогия, поясняющая отсутствие центра расширения Метагалактики.

Теперь каждая впереди идущая машина будет, очевидно, двигаться с большей скоростью, чем следующая за ней. Представим себе наблюдателя, который находится в одной из средних машин и видит только остальные машины впереди и сзади. Тогда независимо от того, в какой из машин он едет, ему будет казаться, что именно он находится в центре расширения (растяжения) вереницы машин, так как все остальные машины, и передние и задние, будут от него удаляться: передние уходить все дальше и дальше, задние — все сильнее отставать.

Точно так же и метагалактическое красное смещение свидетельствует лишь об увеличении расстояний, отделяющих от нас и одну от другой другие галактики, но вовсе не о том, что именно мы находимся в центре. Если бы мы переместились в какую-либо иную галактику, нам стало бы казаться, что именно она является центральной.

В связи с расширением Метагалактики возникает еще один вопрос. Как известно, расстояние до той или иной галактики мы определяем по красному смещению с помощью закона Хаббла: чем больше красное смещение, тем дальше от нас галактика. Но ведь пока световой луч, испущенный галактикой, дошел до Земли, эта галактика должна была удалиться на еще большее расстояние. Мало того: в один и тот же момент мы принимаем световые лучи от различных галактик, испущенные в разные эпохи. Не запутывает ли это основательно всю картину строения Метагалактики?