Проклятые вопросы

Оказалось, что каждая из линий, образующих этот лес, связана с поглощением света квазара при его прохождении через огромные облака атомарного водорода. Это именно отдельные облака. Каждое из них ограничено в пространстве. Расстояние до облаков может быть определено из величины красного смещения — скорости удаления от нас каждого облака. Удаления, обусловленного фридмановским расширением той области пространства, которое включает данное облако. Каждое из этих облаков, расположенных на пути, по которому к нам идёт свет квазара, оставляет свою метку, свою линию поглощения, входящую в состав леса Альфы Лаймана. Речь идёт именно об отдельных облаках. Если бы всё космическое пространство было равномерно заполнено атомарным водородом, спектральные линии поглощения слились бы воедино, вызывая лишь ослабление света, приходящего к нам от квазара.

Убедительным подтверждением этой точки зрения является несхожесть структуры леса альфы Лаймана для различных квазаров. Ведь свет от них идёт к нам различными путями. Значит, он проходит через различные облака атомарного водорода, находящиеся на различных расстояниях от нас и имеющие индивидуальные значения величины красного смещения.

Исследуя спектральные линии поглощения, принадлежащие лесу альфы Лаймана данного квазара, учёные установили, что на каждый нейтральный атом водорода в облаке приходится около ста тысяч протонов (ионизированных атомов водорода). Удалось установить и массу облаков. Она огромна и обычно равна от 107 до 108 солнечных масс.

В 1984 году американские учёные, руководимые К. Фольтцем, установили, что размеры облаков сопоставимы с размерами галактик. При этом они опирались на одну интересную идею Эйнштейна. Речь идёт о гравитационных линзах — огромных областях пространства, геометрия которых искривлена скоплением колоссальных масс материи. Проходя через искривленное пространство, изгибаются и лучи света. При удачном стечении обстоятельств наблюдатель может видеть квазар, расположенный за гравитационной линзой, раздвоенным. Сейчас известно семь гравитационных линз, образующих по два изображения находящихся за ними квазаров.

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 гравитация, сдерживающая и звёзды в галактиках. Источником этой гравитационной силы является огромная масса невидимых нейтрино, стянутых в незримое облако гравитационными силами на ранней стадии эволюции Вселенной.

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.

НОВОЕ ОБ АНАТОМИИ ВСЕЛЕННОЙ

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.