Синяки на теле мироздания
Физики нашли следы столкновений нашей Вселенной с другими мирами.
Ученые из Великобритании, Канады и США провели исследование реликтового космического излучения. Согласно теории Большого взрыва, оно должно быть однородным во всех направлениях (изотропным). Оказалось, однако, что в четырех участках небесной сферы реликтовое излучение резко отличается от общего фона.
На сегодняшний день одной из ведущих моделей происхождения мира является гипотеза о вечной инфляции (eternal inflation). Согласно ей, мы живем в одной из множества вселенных. Краткий период космического существования, имевший место «у нас» сразу после Большого взрыва, в этой модели — лишь один из множества таких процессов, которые случались в разное время в различных частях мироздания. Каждый эпизод вроде локального Большого взрыва порождал собственную вселенную, нечто вроде пузыря в едином суперкосмосе. Но если за время своего существования эти соседние вселенные-пузыри сталкивались, след от катаклизма должен сохраниться в реликтовом фоне. Авторы исследования полагают, что участки, где реликтовое излучение статистически достоверно отличается от общего фона, являются именно следами таких столкновений.
Шум, приведший к Нобелевской премии
Реликтовое излучение космоса было предсказано Георгием Гамовым, Ральфом Альфером и Робертом Германом в 1948 году на основе созданной ими теории первоначального Большого взрыва, после которого возникла наша Вселенная. Оно должно было появиться в момент, когда, спустя примерно 300 тыс. лет после «часа Х», горячая плазма остыла настолько, что из входивших в нее протонов, нейтронов и электронов начали формироваться атомы водорода и других элементов. Спектр такого излучения не похож на спектр звезд и других радиоисточников.
Возможность его обнаружения на фоне излучения галактик и звезд в области сантиметровых радиоволн была обоснована расчетами А.Г.Дорошкевича и И.Д.Новикова в 1964 году. А в следующем Арно Пензиас и Роберт Вудроу Вильсон из Bell Telephone Laboratories в Холмдейле (штат Нью-Джерси) построили радиометр, который они намеревались использовать для экспериментов в области спутниковых коммуникаций.
При калибровке прибора выяснилось, что антенна «шумит» — от нее невозможно получить абсолютно чистый сигнал. Небольшой шумовой фон не менялся ни от направления, ни от времени работы. Радиотелескоп демонтировали, еще и еще раз испытали его «начинку». Устранили, кажется, все! Собрали снова — шум возобновился. После долгих раздумий теоретики пришли к выводу, что это не что иное, как постоянный фон космического радиоизлучения, заполняющего Вселенную ровным потоком. В 1978 году Пензиас и Вильсон за свое открытие получили Нобелевскую премию.
Однако земная атмосфера мешала исследованию реликтового излучения, и всерьез оно стало проводиться только с выводом в космос радиотелескопов. В 1983 году началась работа орбитального телескопа РЕЛИКТ-1. Оказалось, что если вычесть из этого излучения некоторые составляющие, связанные с движением Земли, солнечной системы и нашей галактики, то реликтовый фон почти по всей небесной сфере действительно изотропен с точностью до 0,01%. Но еще в январе 1992 года российские ученые опубликовали статью о том, что реликтовое излучение, которое по теории должно быть однородным, на самом деле имеет участки с нарушением изотропности. В 2006 году за это была присуждена Нобелевская премия по физике, правда, не им, а американцам, объявившим о подобном открытии, сделанном при помощи спутника Cosmic Background Explorer (COBE) тремя месяцами позже…
А через некоторое время, после вывода на орбиту американского космического аппарата Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), удалось составить подробную карту реликтового излучения. Самым известным участком неба, где оно сильно ослаблено, является так называемое холодное пятно WMAP — WMAP Cold Spot, обнаруженное в 2007 году в созвездии Эридана. Его и стал исследовать профессор Лоуренс Рудник из университета Миннесоты.
То, что он там обнаружил, повергло астрономов в шок. Ученый не смог найти в этой области пространства ни галактик, ни звезд, ни даже газа — ничего! Эта громадная пустая полость находится в 6—10 миллиардах световых лет от нас. А ее размеры просто потрясают: по оценкам исследователей, она имеет диаметр примерно в миллиард световых лет. Для сравнения: диаметр нашей галактики, которая классифицируется как гигантская, — «всего» 100000 световых лет, то есть в 10000 раз меньше.
Впрочем, надо отметить, что подобная дыра в мироздании ранее была предсказана «на кончике пера» астрофизиком Лаурой Мерсини-Хаутон, и именно в русле гипотезы о множественности миров и их вероятных столкновениях.
Кто дал пинка Вселенной?
Дальше — больше. В направлении, указанном еще одной аномалией реликтового излучения, были обнаружены колоссальные скопления галактик. Но дело не в них самих, а в том, что они с огромной скоростью движутся в одном направлении. Это загадочное явление вселенских масштабов назвали темным потоком (Dark flow) по аналогии с двумя другими тайнами космоса — темной материей и темной энергией.
Над анализом явления билась группа астрофизиков Александра Кашлинского из космического центра Годдарда. Они пришли к выводу, что данный поток скоплений галактик, удаленный от нас на 3 миллиарда световых лет, простирающийся на миллиарды световых лет и летящий со скоростью порядка тысячи километров в секунду, являет собой след от взаимодействия нашей Вселенной с гипотетической другой вселенной. Похоже, что некая невероятная сила хорошенько «врезала» по этим галактикам. А поскольку внутри нашей Вселенной такой силы не наблюдается, остается предположить, что она была внешней.
Позже несколько специалистов высказали сомнения в корректности вычислений Александра Кашлинского, поставив под вопрос само существование потока. Однако в новой работе ученые из США, Испании и Британии сообщают, что получили дополнительное подтверждение реальности феномена и вычислили новые его параметры. И что «давление» иных вселенных — мыльных пузырей — друг на друга привело к силам, сгенерировавшим огромные неравномерности в нашей собственной.
Представление о том, что наша Вселенная может быть лишь одной среди множества других, за последние двадцать лет превратилось из научной фантастики в теорию мультивселенной. Корректно представить ее себе сложно: в самом грубом приближении это «пузырьки», заключенные в некоем общем шаре. Если это предположение верно, выходит, что данные, извлеченные из реликтового фона, могут дать нам информацию о чем-то лежащем за пределами нашего мира и принести доказательства, что он — только малая часть куда более масштабной реальности.
