Карл Саган - Космос

Колоссальный космический взрыв положил начало расширению Вселенной, которое с тех пор никогда не прекращалось. Ошибочно описывать расширение Вселенной через аналогию с раздувающимся пузырем, наблюдаемым извне. По определению снаружи не могло находиться ничего из того, что мы знаем. Лучше представлять этот процесс изнутри, например воображая линии координатной сетки, приклеенные к движущейся ткани пространства, которое однородно расширяется во всех направлениях. По мере растяжения пространства вещество и энергия расширяющейся Вселенной стремительно остывали. Излучение космического взрыва, которое, как тогда, так и сейчас, заполняет Вселенную, смещалось по спектру от гамма-лучей к рентгену и ультрафиолету, а затем через радугу цветов видимого спектра в инфракрасную часть спектра и радиодиапазон [180] В наше время максимум этого излучения приходится на длину волны около 2 мм (частота 160 ГГц), что соответствует микроволновому диапазону. В русскоязычной литературе с подачи И. С. Шкловского это излучение принято называть реликтовым, тогда как в мире более распространен термин космический микроволновый фон. – Пер. . Порожденное Большим Взрывом фоновое космическое излучение, приходящее к нам со всех сторон, регистрируется современными радиотелескопами. В ранней Вселенной пространство было очень ярко освещено. С течением времени ткань пространства продолжала расширяться, излучение охлаждалось, и в какой-то момент в обычном видимом диапазоне космос стал темным, как теперь.

Молодая Вселенная была заполнена излучением и веществом – первоначально водородом и гелием, которые образовались из элементарных частиц плотного первичного огненного сгустка. Если бы в то время кто-то мог обозреть Вселенную, его взгляду было бы не за что зацепиться. Потом в газе появились небольшие сгущения, едва заметные неоднородности, которые начали расти. Стали формироваться волокна громадной паутины газовых облаков, скопления огромных, неповоротливых, медленно вращающихся объектов, яркость которых постоянно возрастала и каждое из которых оказалось в итоге состоящим из сотен миллиардов светящихся точек. Появились крупнейшие из известных образований во Вселенной. Мы видим их и сегодня.

Мы обитаем в затерянном уголке одного из них. Они зовутся галактиками [181] Строго говоря, галактики не являются крупнейшими известными образованиями во Вселенной. Астрономы называют по крайней мере еще два вышестоящих уровня организации материи: скопления и сверхскопления галактик, характерные размеры которых составляют порядка десяти и более ста миллионов световых лет соответственно. Одно из крупнейших сверхскоплений галактик открыто в конце 2000 г. Оно простирается на 600 млн. световых лет и удалено от нас на 6,5 млрд. световых лет. Несмотря на огромность дистанции – чуть меньше половины расстояния до горизонта Вселенной, – сверхскопление занимает на небе площадь 2x5°, что в 40 раз больше площади полной Луны. – Пер. .

По прошествии около миллиарда лет после Большого Взрыва распределение вещества во Вселенной сделалось немного комковатым, оттого, возможно, что сам Большой Взрыв не был идеально однородным. Плотность вещества в комках оказалась немного выше, чем в других местах. Их гравитация притягивала большое количество окружающего газа, растущих облаков водорода и гелия, которым было суждено стать скоплениями галактик. Очень небольших начальных неоднородностей хватило для формирования весьма крупных сгущений вещества.

По мере продолжения гравитационного коллапса зародыши галактик вращались все быстрее, подчиняясь закону сохранения углового момента. Некоторые из них сплющивались по оси вращения, вдоль которой центробежная сила не уравновешивала гравитацию. Они стали первыми спиральными галактиками, огромными шутихами в открытом космосе. Другие протогалактики с более слабой гравитацией или меньшим начальным моментом импульса сплющились очень незначительно и стали первыми эллиптическими галактиками. По всей Вселенной галактики настолько похожи друг на друга, будто сделаны по одному шаблону, потому что простые законы природы – всемирное тяготение и сохранение углового момента – действуют во всем мировом пространстве. Та же физика, которая в земном микрокосме определяет движение падающего тела или вираж конькобежца, создает галактики в макрокосме Вселенной.

В нарождающихся галактиках облака гораздо меньшего размера также переживали гравитационный коллапс; температура внутри них возрастала, начинались термоядерные реакции и вспыхивали первые звезды. Горячие массивные молодые звезды, беззаботно расточая запасы водородного топлива, быстро эволюционировали и вскоре заканчивали свою жизнь в великолепных вспышках сверхновых, возвращая термоядерный пепел – гелий, углерод, кислород и более тяжелые элементы – в состав межзвездного газа, из которого появлялись новые поколения звезд. Первые массивные звезды, вспыхивая сверхновыми, порождали череду накладывающихся друг на друга ударных волн в окружающем газе, сжимая межгалактическую среду и ускоряя образование скоплений галактик. Гравитация не упускает случая усиливать даже незначительные конденсации вещества. Ударные волны сверхновых могли увеличить интенсивность аккреции вещества в любом масштабе. Началась эпопея космической эволюции, породившая из газа, оставшегося после Большого Взрыва, иерархию конденсаций материи: скопления галактик, галактики, звезды, планеты и, наконец, жизнь и разум, способный в общих чертах понять тот изящный процесс, который привел к его возникновению.

Сегодняшняя Вселенная заполнена скоплениями галактик. Некоторые из них совсем не велики, всего-то несколько десятков галактик. Так называемая Местная Группа включает только две большие галактики, обе спиральные – Млечный Путь и М31. Другие скопления содержат несметные орды из тысяч галактик, связанных взаимными гравитационными узами. По некоторым признакам скопление в созвездии Девы содержит десятки тысяч галактик [182] По современным данным, сверхскопление в созвездии Девы насчитывает около 30 тысяч галактик, принадлежащих к 11 облакам. – Пер. .

В самом крупном масштабе мы живем во Вселенной галактик, которая, вероятно, содержит сотни миллиардов изысканных образцов космического созидания и разрушения, в равной мере обнаруживающих и порядок, и хаос. Это обычные спирали, под разными углами повернутые к лучу нашего зрения (некоторые плашмя, так что нам видны спиральные рукава, другие ребром, демонстрируя центральную полосу газа и пыли, где эти рукава формируются); пересеченные спирали, в которых через центр проходит поток газа, пыли и звезд, соединяющий спиральные рукава с противоположных сторон; огромные, величественные эллиптические галактики, содержащие более триллиона звезд и выросшие до таких размеров за счет поглощения других галактик и слияния с ними; изобилие карликовых эллиптических галактик – галактической мошки, где насчитывается каких-то несколько миллионов солнц; поразительное разнообразие загадочных неправильных форм, указывающих, что и в мире галактик случаются какие-то зловещие нарушения; галактики, обращающиеся одна вокруг другой столь близко, что их края изгибаются под действием взаимного тяготения, а иногда возникают вытянутые гравитацией длинные выбросы из газа и звезд, мосты между галактиками.