Книга Бытия. Общая история происхождения - Гвидо Тонелли

Современные эксперименты позволили измерить эту слабую поляризацию, обнаруживая важные обстоятельства. Наиболее желанный тип поляризации, который тем не менее найти до сих пор не удается, – круговая. Она могла возникнуть в результате взаимодействия фотонов с первичными гравитационными волнами. Это особенно слабый эффект, поляризация еле заметная, и к тому же ее скрывают схожие эффекты, возникающие при прохождении излучения через межгалактическую пыль. Настоящий кошмар для физиков-экспериментаторов!

Если бы удалось идентифицировать след последней встречи фотонов с гравитационными волнами, это был бы несомненный отпечаток инфляции. Эта странная поляризация, поиски которой ведутся уже не первое десятилетие, может оказаться ключиком к шкатулке со все еще скрытыми от нас секретами инфляционной фазы. С ее помощью мы могли бы, например, установить уровень энергий первых квантовых флуктуаций спустя какие-то ничтожные доли секунды после Большого взрыва.

Чтобы лучше понять инфляцию, ученые могут воспользоваться и другими стрелами из своего колчана. А чтобы лучше описать различные варианты скалярных полей, которые могли ее запустить, было бы хорошо с еще большей точностью пронаблюдать крупномасштабную структуру молодых галактик. Их распределение должно было бы следовать вдоль крошечных флуктуаций инфлатонного поля, оставленных в космическом микроволновом фоновом излучении во время инфляционного расширения. Необходимо будет собрать максимально полный каталог молодых галактик, то есть наблюдать за галактиками, наиболее удаленными от нас, пока еще находящимися в стадии формирования, и это предлагается в качестве нового поколения экспериментов, которые скоро будут проводиться в открытом космосе. С помощью космологических нейтрино и реликтовых гравитационных волн, которые рано или поздно будут обнаружены, секреты инфляции должны быть быстро раскрыты, если только нас не ждет новый сюрприз, вроде еще какой-нибудь скалярной частицы, обнаруженной Большим адронным коллайдером.

Между тем мы уже достигли конца четвертого дня. Прошло триста восемьдесят тысяч лет от Большого взрыва, и Вселенная вступила в очень интересный возраст: ее ждет цепь трансформаций, заканчивающихся рождением первой звезды. Части вещества предстоит реорганизоваться по-новому, оно станет бурлящим и переменчивым и осветит Вселенную, превратив ее в волшебное зрелище, доступное даже нашим глазам, таким ограниченным в своих возможностях восприятия. В гигантских тиглях, зажегшихся в недрах звезд, образуются тяжелые элементы, которым суждено будет породить еще одну форму скопления вещества, более спокойную и мирную, – планеты. Там вещество продолжит свои трансформации, образуя камни, воздух, воду, растения и животных, в том числе и нас. И если нас приводит в восторг мысль, что мы в буквальном смысле слова дети звезд, то мы должны признать, что, кроме того, мы еще и внучатые племянники тех самых квантовых флуктуаций, раздутых инфляцией, без которых звездам было бы не зажечься.

День 5

Зажигается первая звезда

Едва только началась эпоха вещества, а темп трансформаций еще больше замедлился. До сих пор гравитация, самое слабое из взаимодействий, оставалась как бы не при деле. А теперь она начинает давать о себе знать – сперва деликатно и еле заметно, но уже очень скоро она со всей мощью выйдет на середину сцены.

С разводом вещества и излучения все становится намного яснее. Излучение равномерно распределяется по всему доступному для него пространству, и Вселенная становится прозрачной. Но свечение, характерное для последнего превращения, навсегда исчезло: из-за расширения пространства характерная длина волны фотонов увеличилась настолько, что излучение стало невидимым. Вселенная наполнена им и пока еще очень горячая, но она уже снова устремляется к полной темноте.

Вещество медленно движется под действием силы тяжести, оно стабилизируется в атомах, и появляется огромное облако водорода и гелия. Скрытая во мраке гигантская паутина темной материи, в количествах, уже значительно превосходящих вещество, заволакивает космос.

Мелкие аномалии плотности, дети квантовых флуктуаций, предшествующих инфляции, безмерно растягиваются, и теперь в этих областях что-то происходит. Если бы мы могли видеть, что скрывается за этой темной пеленой, то наблюдали бы медленное, но неуклонное накопление газа. У этих областей неправильная форма и рваная граница, но плотность внутри немного выше средней, поэтому создаваемое ими тяготение приманивает вещество вокруг. Вещества скапливается все больше, и, по мере того как это происходит, его сферическая форма становится все более очевидной.

Процесс идет очень медленно, растягиваясь на сотни миллионов лет. Но, хотя его скорость столь ничтожна, что изменения едва заметны, наступление гравитации не оставляет веществу выхода: ничто не сможет воспрепятствовать ее господству над только что сформировавшейся Вселенной вещества.

В областях неправильной формы скапливаются значительные концентрации газа; на их месте то тут, то там начинают формироваться сферические тела огромной массы: по меньшей мере в сотни раз превосходящей массу Солнца.

Создаваемая ими сила тяготения колоссальна; она сжимает газ и все более властно направляет в центр системы, отчего водород в его составе все больше нагревается и ионизуется. И вот уже есть громадное небесное тело; его внешние части газообразны, а в глубине, в его центральном ядре, – раскаленная плазма. Безжалостные тиски гравитации доводят ее температуру до десятков миллионов градусов, и между ядрами водорода и его изотопов начинается реакция термоядерного синтеза. При этой реакции выделяется огромное количество тепла, которое распространяется повсюду в виде потока фотонов и нейтрино.

В глубочайшем мраке ослепительно разгорается источник видимого света. Вселенная все еще погружена во тьму, но новый свет уже пронзил ее пространства на громадные расстояния, а совсем скоро вслед за этим повсюду зажгутся многие и многие другие источники света.

Родилась первая звезда, и у нас начался пятый день – уже прошло двести миллионов лет.

“И здесь мы вышли вновь узреть светила”[22]

Нет стихотворной строки более могучей, чем та, что была выбрана Данте для завершения кантики “Ад”. Этот написанный одиннадцатисложником стих – не что иное, как дистиллят испокон веку рождающегося в душе человека чувства умиротворения, лишь стоит ему увидеть звездное небо. Это то же самое чувство, которое внушит Леопарди его знаменитое начало:

Мерцанье звезд блуждающей Медведицы

Не думал я вновь созерцать, как прежде,

Из сада позади отцова дома[23].

Круги ада позади, пройдены опасности и пережиты страхи этого мрачного мира, тьмы, скрывающей муки и страдания терзаемой плоти, и в момент горьких сожалений по поводу реальности, столь отличной от того, о чем мечталось, при виде звезд, неподвижно сияющих на небосклоне, можно с облегчением вздохнуть и приободриться. Звездное небо кажется неизменным и надежным, мы видим в нем защитника, от этого отступает страх перемен и ожидание катастроф, возвращается утешающая и ласкающая