Квазари і народження Всесвіту. Продовження.

Квазар, що позначається З-С-9, вивчений за допомогою, як оптичних телескопів, так і радіотелескопів, має спектр, в якому зсув досягає 215 відсотків у бік більш довгих хвиль. Якщо, як зазвичай передбачається, це «червоний зсув» викликаний швидкістю видалення джерела світла від спостерігача і якщо ця швидкість пропорційна відстані (іншими словами, якщо наш Всесвіт розширюється), то цей червоний зсув відповідає швидкості віддалення, рівної 240000 кілометрів на секунду, і віддалі у 8 мільярдів світлових років.

Найдивовижніше те, що ці світила випромінюють достатньо видимого світла, щоб їх можна було спостерігати з таких колосальних відстаней. Мабуть, випромінювана ними енергія перевищує випромінювання Сонця більш ніж у мільйон мільйонів разів.

На ще великих відстанях об’єкт виявляється занадто слабким, щоб можна було виміряти червоний зсув в його спектрі, і наші оптичні телескопи поки ще не можуть перевершити цю межу. Але відстань 8000000000 світлових років означає, що світло від квазара З-С-9 пройшло в дорозі стільки ж часу. Дивлячись на цей квазар, ми, по суті, заглядаємо на 8000000000 років у минуле, а це складає приблизно 80 відсотків історії нашого Всесвіту.

Хоча зараз 8000000000 світлових років наче й складають межу можливості оптичних спостережень, радіоастрономія може повести нас ще далі. Радіотелескопи допомогли виявити джерела космічного радіовипромінювання такого ж типу, як квазар З-С-9, але слабкіше його. Якщо припустити, що всі ці радіоджерела мають одну і ту ж абсолютну яскравість, то їх видима яскравість дозволяє оцінити межу досяжності радіотелескопів в 9000000000 світлових років. Ця межа значно перевершена новим гігантським радіотелескопом в Пуерто-Ріко.

Передбачається, що цей радіотелескоп буде здатний зареєструвати випромінювання від радіогалактик і квазарів, розташованих на відстанях 10-12 мільярдів світлових років. Це означає, що стає можливим прийняти «репортаж» про початок нашого Всесвіту.

Ця можливість, фантастична ще кілька років тому, стає реальною завдяки жахливій кількості світла та інших електромагнітних хвиль, що випускається квазарами. Їх радіовипромінювання – результат одного або декількох вибухів, що розігріли центральне ядро настільки, що воно здатне світити, як мільйон сонць протягом мільйона років і навіть більше. Радіовипромінювання від радіогалактик викликається вибухом подібного ж роду, але, мабуть, меншої потужності.

Ці маяки в космосі можна використовувати як вихідні триангуляційні пункти для побудови карти зоряного світу в часі і в просторі. І це справа аж ніяк не далекого майбутнього. Робота зі складання такої карти вже почалася, отримані результати представляють величезний інтерес.

Що можна сказати про зміну властивостей квазарів з часом? Протягом 100000 років, що минули після початкового спалаху, випромінювання повинно зберігати постійну інтенсивність, яка потім починає експоненціально спадати. Через мільйон років після спалаху потужність випромінювання складає всього 1/1000 початкового, а через 10 мільйонів років вона падає ще в 1000 разів. На цій стадії квазар настільки слабшає, що його вже неможливо виявити. Не знайдено жодного квазара, вік якого перевищував би кілька мільйонів років.

Відстань квазарів і їх розподіл у просторі можуть бути розраховані по їх видимій яскравості. При цьому з’ясовується, що їх просторова щільність більш-менш постійна в межах 1-2 мільярдів світлових років. За межами цієї відстані число квазарів збільшується у всіх напрямках. Їх щільність подвоюється в сферичному шарі з радіусом у кілька мільярдів світлових років. Потім з подальшим збільшенням відстані їх щільність знову швидко убуває, і на «радіогоризонті», тобто на відстані 9000000000 світлових років, їх щільність становить лише 1/50 спостережуваної на більш близьких відстанях.

Фактично це розподіл у просторі відображає еволюцію у часі: ми спостерігали квазари на відстанях, відповідних тривалості їхнього існування. Якщо квазари здаються найбільш численними на відстанях в декілька мільярдів світлових років, то це пояснюється тим, що в той далекий період часу їх вибухи були найбільш частими.

Але коли ми заглядаємо ще далі, то відзначаємо майже повну відсутність квазарів, хоча сучасні радіотелескопи досить потужні, щоб виявити їх навіть на таких величезних відстанях. Це пояснюється тим, що, просуваючись назад у часі, ми досягли епохи, що передує появі перших квазарів.

Якщо у нас є підстави розглядати квазари в якості «самозаймистих» і швидко еволюціонуючих ядер різних галактик, то моменти їх спалахів можна пов’язати з народженням галактик. Стадія квазара повинна бути приурочена до народження галактики або слідувати за ним через деякий строго певний час. Таким чином, квазари як би відзначають на шкалі часу народження галактик, яке в свою чергу свідчить про критичний стан матерії Всесвіту, вже досить охолоджене після початкового вибуху. Турбулентність колись розпеченого космічного газу суттєво зменшується, сили тяжіння об’єднують швидко рухомі маси у протогалактики, тобто галактики в процесі конденсації.

З цих спостережень, вочевидь, випливає, що процес спалахів квазарів досяг кульмінації 8-9 мільярдів років тому; у нас немає ніяких даних, що вказують на численність квазарів в періоди, віддалені від нашої епохи ще далі.

Ми живемо в порівняно спокійний період еволюції Всесвіту, коли матерія вже тривалий час сконцентрована в галактиках і зірках. Але за допомогою радіотелескопів можна зазирнути в минуле, досягти ранніх стадій у житті Всесвіту, коли переважаючим фактором були потоки високотемпературного випромінювання, а не скупчення речовини. Ми вже майже досягли часів початку світу, коли, можливо, не було зірок і все, що існувало, складалося з аморфної, ще не організованої матерії.

Перші результати цього дослідження ще далекі від точності. Наведені дані про простір і час ще повинні перевірятися і уточнюватися. Це завдання і випадає на долю більш великих телескопів, проектованих або споруджуваних. Дані, отримані з їх допомогою, дозволять астрономам і астрофізикам відтворити історію нашого Всесвіту.

Перший радіотелескоп був побудований всього чверть століття тому, а перший оптичний телескоп – три століття тому. Людина живе на Землі приблизно мільйон років, а життя на Землі існує не менше мільярда років. Вік Сонця, Землі і планет – 6-7 мільярдів років, а Галактики, в яку входить наша сонячна система, 8-9 мільярдів років. Розширення Всесвіту, що продовжується і нині, могло початися 10-12 мільярдів років тому. Але чим далі ми заглиблюємося в минуле, тим невизначенішими стають події, що відзначають передісторію Всесвіту.

Минуло не так вже й багато часу, відколи вчені почали вивчати минуле Людини і Землі. Щоб не блукати в лабіринтах гіпотез і припущень і не втратити шлях в туманних далях простору і часу, вчені мають зараз таких гідів, як квазари, – це маяки, світло і радіосигнали яких дійшли до нас через мільярди років.

Автор: Дьордь Маркс.