Знание-сила, 2007 № 11 (965)

Любители астрономии знают, что название нашумевшего в свое время научно-фантастического романа «Туманность Андромеды» появилось не случайно — автору книги, палеонтологу Ефремову, было известно, что «туманность», а точнее галактика, в так называемом созвездии Андромеды, — самая близкая к Млечному Пути большая спиральная галактика. Она находится «всего» в 2,5 миллионах световых лет от Млечного Пути и вместе с ним, да еще с галактикой в созвездии Треугольника составляет тройку самых массивных членов так называемой Местной группы галактик, связанных воедино силами гравитационного притяжения.

Было, конечно, очень романтично рассказать о любви двух мыслящих существ из двух «соседних», но разделенных чудовищным и непреодолимым расстоянием галактик. Тем более что эти галактики так похожи друг на друга. И не только своей спиральностью — Млечный Путь и туманность Андромеды долгое время состязались за звание самой массивной галактики Местной группы, и любопытно, что состязание это — как на данный момент — закончилось, можно сказать, вничью. Последние данные говорят, что в нашей галактике больше «темного вещества», тогда как в галактике Андромеды больше звезд — их там порядка триллиона, то есть 1000 миллиардов, а в Млечном Пути — «всего» от 200 до 400 миллиардов.

«Треугольная» галактика меньше их обеих, хотя тоже очень массивна, но роднит ее с ними не столько масса, сколько другая общая и интересная особенность: все эти три гигантские галактики сближаются, а потому должны со временем неминуемо столкнуться. Совсем недавно это качественное заключение было подтверждено строгим количественным расчетом, и именно эта новость явилась стимулом для данного очерка. Расчет, проведенный кембриджскими астрономами Томасом Коксом и Ави Левом, рисует такую фантастически интересную картину предстоящего столкновения, что было бы грешно не рассказать о ней подробней.

Но прежде, однако, необходимо ответить на один недоуменный вопрос, который уже наверняка вертится на языке у вдумчивого читателя: как это две галактики могут сближаться, если Вселенная, как известно, расширяется, а следовательно, галактики должны не сближаться, а, напротив, расходиться все дальше и дальше. И верно — вот уже добрых 80 лет как всем известно, что наша Вселенная расширяется, и вот уже почти 15 лет как многим известно, что она расширяется ускоренно. В результате такого «распухания пространства» расстояния между всеми объектами, находящимися в этом пространстве, должны действительно становиться все больше и больше. И наблюдая галактики, не связанные друг с другом гравитационными силами (например, находящиеся в разных скоплениях), это действительно обнаружили.

Так что высказанное выше недоумение вполне оправданно. Потому что для того, чтобы разъяснить, почему все-таки можно говорить о сближении Млечного Пути и туманности Андромеды, нужно заглянуть в проблему расширения Вселенной немного глубже. Нужно задаться вопросом, а в какой, собственно, мере это расширение сказывается на расстояниях между достаточно близкими друг к другу телами — например, между отдельными галактиками в их скоплениях, между отдельными звездами в таких галактиках и между звездами и их планетами, как в нашей Солнечной системе? И еще следует задуматься: а в какой мере сказывается противодействующее этому расширению гравитационное притяжение между телами в таких системах?

А причины задуматься над этим есть. Взять хотя бы нашу Солнечную систему. Она существует уже почти 5 миллиардов лет — время, даже по космическим меркам очень большое, больше трети возраста самой Вселенной, — и за все это время никакого видимого влияния «распухания Вселенной» на расстояния между планетами и Солнцем не наблюдается. Значит, что-то тут не так? Возможно, на малых расстояниях, да еще при наличии гравитационного противодействия расширение Вселенной как целого сказывается не так уж сильно?

Этот вопрос давно интересовал исследователей, и поискам ответа на него за последние 70 лет было посвящено множество теоретических работ (Мак-Витти, Дикке и Пибблс, Андерсон и другие). Однако лишь в 1998 году трем ученым — Куперштоку, Фараони и Воллику — удалось достаточно строго и точно рассчитать величину этого влияния в рамках эйнштейновской общей теории относительности. И оказалось, что действительно, когда тела находятся на таких (достаточно малых) расстояниях, что могут быть связаны силами гравитации в единую систему, как это происходит в случае любой галактики или даже скопления галактик, влияние «распухания Вселенной» много меньше, чем влияние гравитационных сил. А в случае совсем уж малых расстояний, как, например, в нашей Солнечной системе, роль «распухания» вообще пренебрежимо мала: расчеты Куперштока и его коллег привели к выводу, что за все 4,5 миллиарда лет существования Солнца и Земли расстояние между ними должно было увеличиться на одну стотысячную долю миллимикрона!