Знание-сила, 1999 № 07-08 (865,866)

Хоукинс предположил, что причиной колебаний может стать небольшой массивный объект, действующий как гравитационная линза на пути лучей. Идея линзы объясняет и то, что цвет не меняется, и то, что нет зависимости от расстояния. Если линза близко от Земли, то она будет достаточно быстро проходить перед квазаром и период колебаний будет невелик. Проанализировав расстояние до переменных квазаров и периоды колебаний, Хоукинс пришел к выводу, что массы линз могут быть сравнимы с массами крупных планет.

Гипотеза Хоуки нса повергла все астрономическое сообщество в сом* нения и глубокую задумчивость: если практически на каждый квазар находится объект-линза, то Вселенная просто должна быть наводнена ими. Эти невидимки могут составлять большую часть ее массы! Оценки говорят, что масса всех подобных линз может в несколько сот раз превышать массу видимой части Вселенной.

Если гипотеза подтвердится, то это будет истинной революцией в астрономии и космологии. Все эти черные «дырочки» с лихвой обеспечивают Вселенную массой, необходимой для остановки ее расширения и начала сжатия. Таким образом, они решают одну из наиболее острых проблем последних лет – темного вещества, или скрытой массы. Суть ее в том, что большую часть массы Вселенной составляет темное несветяшееся вещество, которое проявляется только по гравитационному воздействию. «Большинство темного вещества содержится в таких объектах с массой около массы Юпитера. Ближайший к нам такой объект может быть всего в тридцати световых годах от Земли», полагает Хоукинс.

Но на что же они могут быть похожи? Темное вещество не может быть обычным веществом из протонов и нейтронов, поскольку вся такая материя уже собрана в звездах, газовых облаках и галактиках, и астрономы видят ее. Количество такой материи просчитывается по относительному количеству легких элементов во Вселенной.

Мистическое вещество

Если это не обычное вещество, то что же это такое?.. Хоукинс считает, что есть единственное реалистическое объяснение: черные дыры, образованные на заре рождения Вселенной. Идея звучит достаточно неожиданно, поскольку термин «черные дыры» был традиционно связан с гравитационным коллапсом тяжелых звезд. Для массы Юпитера этот процесс невозможен.

Однако в первые моменты после Большого взрыва были созданы такие условия, что даже небольшая масса могла сжаться в черную «дырочку». Еше в 1980 году Дэвид Шрамм и Матт Кроуфорд из Чикагского университета оценили, что такие адские условия могли возникнуть через несколько миллионных долей секунды после взрыва. В это время Вселенная представляла собой горячий «суп» из свободных кварков. Мгновением позже сильное взаимодействие стало собирать кварки в протоны и нейтроны. При таком переходе плотность некоторых участков первичного «супа» может стать гигантской, вполне достаточной для спонтанного возникновения черных дыр. Расчеты подтверждают эти предположения.

Вначале революционная идея Хоукинса вызывала сильные протесты. Мартин Ривс из Кембриджа указывал на то, что вероятность наткнуться на подобную линзу у самых близких квазаров очень мала, а у них тоже есть колебания яркости. Хоукинс соглашается с возражениями, но у таких квазаров колебания очень коротенькие, и они могут быть вызваны процессами в самом квазаре.

Следующее возражение относится к тому, как происходит процесс изменения яркости. В случае линзы яркость должна нарастать и спадать симметрично, а среди квазаров Хоукинса особой симметрии не было. Тогда он предположил, что накладывался эффект действия нескольких линз, и сложный математический анализ подтвердил эту гипотезу: для каждого квазара удалось выделить несколько симметричных кривых.

Но астрономы не приучены к сложной математике, и им хотелось бы наблюдать четкий и симметричный сигнал от одной линзы.

Время проверять

Кроме того, Петер Шнайдер из Института Макса Планка придумал другое объяснение для эффекта независимости цвета от удаления квазаров. Свет от далеких квазаров смещен в красную область – ведь Вселенная расширяется, и они удаляются от нас с огромными скоростями. Работает хорошо знакомый всем эффект Доплера: если удаляющийся от нас объект испускает излучение, то до нас оно доходит с более низкой частотой (то есть с большей длиной волны). Так вдруг понижается тон сирены «скорой помощи», когда она проносится вдаль мимо нас.Значит, квазар испускает более короткие длины волн, чем мы видим, а более короткие волны исходят из более горячих и компактных участков квазаров, их центров. Они могут менять свою яркость быстрее, чем весь квазар в целом. «Хоукинс видит у далеких квазаров колебания яркости не всего квазара в целом, а его небольшой части, поэтому они происходят достаточно быстро; это компенсирует ожидаемый эффект увеличения периода колебаний с удалением квазара», считает Шнайдер.