Проклятые вопросы
Шрифт:
Доказательством того, что это действительно удвоенное изображение одного и того же квазара, служит полное совпадение линий, образующих лес альфы Лаймана, в каждом из них.
Этот результат показывает, что облако водорода, образующего каждую из линий поглощения, связано с галактикой, невидимой из-за большого расстояния. Если бы облако было больше типичной галактики, то линии леса были бы сдвинутыми. Если бы они были меньше неё, то в лесу были бы и другие «деревья». К этому мы ещё вернёмся.
Так открылась одна из тайн космоса. Размеры облаков столь велики (несколько десятков тысяч световых лет), что их собственные гравитационные силы не смогли бы удержать их от расширения. Их удерживает
Признав, что водородные облака — порождение столь отдалённой эпохи, следует принять и то, что в их состав не входят другие элементы, кроме гелия. Но обнаружить в этих облаках присутствие гелия с поверхности Земли мешает слой озона, поглощающий излучение, исходящее от атомов гелия. Увидеть его — задача космической астрономии. Космические телескопы позволят сделать контрольный замер: определить отношение количества водорода к количеству гелия. Другие методы уже дали ответ: это отношение, как и предсказала теория Большого взрыва, составляет три к одному.
Теорией Большого взрыва учёные называют модель ранних этапов эволюции Вселенной. Началом в этой модели возникновения мира является взрывоподобное, быстрое расширение плотной горячей массы первоначальной материи.
В спектрах леса Альфы Лаймана, полученных у нескольких квазаров, помимо линий поглощения водорода обнаружены спектральные линии сравнительно тяжёлых элементов — углерода, кремния и магния. Так закодирована ещё одна тайна. Расшифровка спектров показала, что в этих случаях луч зрения от квазара к телескопу проходит не через край водородного облака, а через его центральные области, проникая сквозь галактику, «спрятанную» в этом облаке. Точнее, луч зрения проходит через галактический диск или через гало, окружающее эту галактику, то есть через области, где, как показали исследования видимых, близких к нам, галактик, присутствуют эти элементы.
Французский учёный Ж. Бержерон специально исследовал эту проблему. К каким выводам привели его раздумья и наблюдения? Действительно, в тех случаях, когда свет квазара проходил сквозь гало видимой галактики, в этом гало обнаружено красное смещение, совпадающее с красным смещением линий тяжёлых элементов в лесу альфы Лаймана этого квазара.
Так возник ещё один способ увидеть невидимое. Анализируя «состав» леса Альфы Лаймана от невидимых галактик, можно многое узнать о них, например место нахождения, направление. Можно даже прикинуть расстояние до галактик, расположенных много дальше за ними. Это очень ценный метод, так как пока нельзя увидеть даже более близкие галактики. Надежда на огромные телескопы, находящиеся ещё в стадии проектирования.
Уже зафиксированы случаи, когда луч света от квазара проходит через области, где плотность атомов водорода в 1000 раз больше, чем в обычных облаках, образующих лес Альфы Лаймана. Во всех этих случаях в спектре появляются сильные линии тяжёлых элементов. Учёные сделали вывод, что в этих случаях луч света квазара проходит через центральный диск молодой галактики. В одном из таких случаев значение Z равнялось 3,3. Значит, галактика возникла лишь через несколько миллиардов лет после Большого взрыва. Наличие линий тяжёлых элементов в её спектре свидетельствует о том, что в ту раннюю эпоху уже произошли взрывы сверхновых звёзд первого поколения. Ведь элементы, тяжелее чем литий, могли образоваться только в результате таких взрывов. Существенно, что молекулярные облака и пыль в то время ещё не образовались, иначе их присутствие
Наблюдения леса альфы Лаймана, позволяющие опознавать галактики за пределами видимости, уже дали возможность обнаружить огромные скопления галактик, находящихся в стенках «пены», заполняющей Вселенную. Пеной физики называют самые большие из структур, возникших, когда Вселенной было всего 3 миллиарда лет. Так была ещё раз подтверждена теория образования галактик из продуктов Большого взрыва, разработанная советским учёным Я. Б. Зельдовичем.
Эта теория существенно уточнила знания, полученные Ньютоном о строении Вселенной. Ньютон считал, что если в начале существования Вселенной образующее её вещество было распределено равномерно, то силы тяготения нарушат однородность, собрав это вещество во множество шарообразных скоплений.
Зельдович показал, что в процессе гравитационного сжатия шарообразные структуры, о которых писал Ньютон, оказываются неустойчивыми. Они постепенно превращаются в дискообразные структуры, Зельдович назвал их блинами. По мере утончения блина его поверхность возрастает.
Так как блины расположены в пространстве хаотически, то они постепенно соприкасаются между собой. При этом образуется хаотическая система, в которой блины превращаются в тонкие (по космическим масштабам) стенки, богатые веществом. Они окружают огромные пустоты, напоминая этим пену. В стенках пены со временем возникают галактики. Где соприкасаются два блина — две стенки, плотность вещества оказывается большей, чем в стенках. Поэтому там рождается большее количество галактик — скопление галактик. Где соприкасаются сразу три стенки, плотность вещества оказывается ещё большей. В таких местах обнаружены сверхскопления галактик.
Наблюдения подтвердили справедливость этой теории. Астрономы обнаружили во Вселенной огромные пустоты, лишённые галактик, и усеянные галактиками причудливые поверхности, ограничивающие эти пустоты. Скопления галактик расположены вдоль линий соприкосновения этих поверхностей. В свою очередь сверхскопления галактик обнаруживаются там, где пересекаются контуры пространств, населённых рядовыми скоплениями галактик.
Интересно, что плотность облаков, образующих линии леса Альфы Лаймана и имеющих большие красные смещения, превосходит плотность тех облаков, для которых красные смещения меньше. Такое уменьшение свидетельствует о втягивании вещества облаков внутрь звёзд, образующих галактику, сожительствующую с облаком.
Исследования тайн леса альфы Лаймана постепенно расширяются. Астрофизики возлагают большие надежды на новые возможности, открываемые телескопами, расположенными на искусственных спутниках Земли. В этой загадочной области космологии каждый день может стать днём сенсации. Эта наука развивается на наших глазах. Возможно, нам предстоит встреча с великими открытиями. Следите за сообщениями о достижениях науки.
ЧЕРЕЗ МАГНИТНУЮ ЛУПУ
Судьба одаривает лишь подготовленные умы.
В начале прошлого века тринадцатилетний сын лондонского кузнеца после кратковременного пребывания в начальной школе поступил в обучение к переплётчику. Там он мог утолить свою жажду чтения. Стоит ли думать о том, как сложилась бы его судьба и история науки, если бы ему пришлось обучаться другому ремеслу?
Майкл Фарадей не просто читал, а набирался знаний. Начал посещать публичные лекции. Лекции замечательного химика Дэви покорили юношу, и он послал Дэви письмо с просьбой принять его на работу. Так Фарадей проложил себе дорогу в науку.