Астрофизика начинающим: как понять Вселенную

Именно тогда Человек из стали отправляется в планетaрий Хэйдена навестить вашего покорного слугу. В этом комиксе мне удается сделать так, что все самые мощные телескопы Земли наводятся на созвездие Ворона, чтобы поймать как можно больше видимого и невидимого излучения взорвавшейся звезды.

Это чертовски грустный момент для нашего героя. Он видит своими глазами, как его родная планета поджаривается в пламени взрыва сверхновой. Но это одновременно и великолепная иллюстрация одной из самых странных вещей в астрофизике – или даже в самой природе. Мы уже обсудили эту идею, но стоит вернуться к ней еще раз. Свету требуется время, чтобы долететь от его источника до наших телескопов. Поэтому, когда мы смотрим на что-то в телескоп, когда свет от далекого объекта попадает к нам в глаз, на самом деле мы видим этот объект таким, каким он был в прошлом, когда эти фотоны отправились в свое путешествие. И чем дальше в пространство мы смотрим, тем старше оказывается воспринимаемый нами свет и тем дальше назад во времени мы заглядываем.

Заглядывать на 27 лет назад, как сделали в комиксе мы с Суперменом, для астрофизиков вполне обычное дело. Сегодня наши телескопы и приемники позволяют нам видеть на миллиарды лет вглубь времени. Мы почти уже можем заглянуть в самое начало Вселенной. И за это мы должны поблагодарить двоих ученых, Арно Пензиаса и Роберта Уилсона, которые случайно сделали одно из величайших астрономических открытий XX века.

В 1964 году Пензиас и Уилсон работали в лаборатории «Белл Телефон», научно-исследовательском подразделении компании AT&T («Американский телефон и телеграф»), той самой компании, которая сегодня обеспечивает нас беспроводной связью и смартфонами. В главе 9 мы более подробно расскажем о том, что небо переполнено разнообразными видами световой энергии. Некоторые из них, например известные всем цвета радуги, ощутимы глазом, другие невидимы. Но все они представляют собой волны, и одним из главных различий между всеми этими видами света являются длины их волн, то есть расстояния от вершины одной волны до вершины следующей. Компания AT&T построила гигантскую рупорообразную антенну для посылки и приема радиоволн.

Ученые в лаборатории «Белл Телефон» использовали эту антенну, чтобы больше узнать о рождении Вселенной.

Пензиас и Уилсон направили свою гигантскую антенну на небо, но, куда бы они ее ни поворачивали, они принимали только один особый вид света: микроволновое излучение. Сегодня на большинстве американских кухонь есть микроволновые печи, в которых можно готовить или разогревать еду, облучая ее этими длинными невидимыми низкоэнергетическими волнами. Но откуда же все эти микроволны берутся в космосе?

Пензиас и Уилсон были озадачены.

Они принялись искать потенциальные источники микроволнового излучения и на Земле, и в космосе. Почти во всех случаях они смогли объяснить, откуда шли эти лучи. Но один микроволновой сигнал все же оставался загадочным. Куда бы двое ученых ни направляли антенну, они принимали этот сигнал. Конечно, сначала они подумали, что у них что-то не в порядке с приемником. Они заглянули внутрь антенны и нашли там голубиное гнездышко. А сама антенна была покрыта белым налетом.

Голубиным пометом.

Голубиный помет покрывал бóльшую часть антенны, которая имела вид параболической тарелки. Возможно, этим и объяснялось происхождение таинственных микроволн? Пензиас и Уилсон тщательно почистили антенну, переселили голубей на новое место и снова протестировали инструмент.

Сигнал немного уменьшился, но полностью не исчез. Дело было не только в голубях. Но объяснения таинственного явления у ученых так и не появилось.

Тем временем группа физиков из Принстонского университета во главе с Робертом Дикке узнала об их наблюдениях. Но в отличие от Пензиаса и Уилсона эти физики точно знали, откуда шел странный свет.

Причиной сигнала, который принимали Пензиас и Уилсон, был не голубиный помет.

Они открыли свет, шедший из ранней Вселенной.

После Большого взрыва Вселенная стала быстро расширяться.

Как мы уже говорили, в космосе много таинственных правил, и одно из них заключается в том, что энергию нельзя ни создать, ни уничтожить. Это правило называется законом сохранения энергии, и нарушить его невозможно. Серьезно. Вся сегодняшняя энергия нашей Вселенной существовала и во время Большого взрыва. По мере того как космос расширялся, вся эта энергия постепенно растягивалась на все увеличивающееся пространство. С каждым мгновением Вселенная становилась чуть больше, чуть холоднее и чуть темнее.

И так продолжалось 380 тысяч лет.