Складки на ткани пространства-времени - Говерт Шиллинг

Реликтовое излучение было открыто в 1964 г., более полувека назад. С тех пор его изучают все более подробно, о чем мы узнаем из главы 10. Это неудивительно: реликтовое излучение – самый старый сигнал, который могут наблюдать астрономы. Подобраться ближе к моменту рождения Вселенной мы не в силах.

Некоторым людям трудно осознать, что послесвечение творения можно непрерывно изучать десятилетиями. В сущности, наблюдать его могли бы неандертальцы и даже динозавры, имей они достаточно чувствительные инструменты. Наши отдаленные потомки, возможно, будут исследовать его через миллион лет. Но разве рождение Вселенной не было неуловимо кратким событием? Разве излучение той эпохи уже не должно было просто промчаться мимо? Как нам удается до сих пор наблюдать послесвечение?

Объяснение также связано с конечностью скорости света. Поставим очередной мысленный эксперимент. Представьте, что находитесь на большой городской площади в многотысячной толпе. Площадь буквально запружена народом. Всем приказано синхронизировать часы до секунды и крикнуть «Ха!» ровно в полдень. Одна деталь: городская площадь находится на планете, где скорость звука составляет не привычные нам 330 м/с, а всего 1 м/с.

Что происходит в полдень? Вы во всю мощь легких кричите «Ха!». Созданный вами звук распространяется во все стороны. Через одну секунду вы уже не можете слышать собственный выкрик, но в 12:00:01 слышите дружное «Ха!» окружающих, находящихся от вас на расстоянии 1 м, – звуку, который они произвели в полдень, потребовалась одна секунда, чтобы дойти до вас. В 12:00:02 вы по-прежнему слышите «Ха!» – от людей на дистанции 2 м. Даже через минуту после полудня крик достигает ваших ушей – его издали люди в 60 м от вас.

Самое смешное, что никто уже не кричит. Все, кто был на площади, издали один короткий выкрик ровно в полдень. Но вы продолжаете слышать выкрики, доносящиеся со все большей дистанции. Если площадь по-настоящему велика, вы будете слышать «Ха!» долгие часы – как и любой человек на площади. Некто в 300 м от вас услышит ваше «Ха!» в 12:05. И так далее.

Городская площадь – это Вселенная. Коллективное «Ха!» в полдень – относительно короткий выброс реликтового излучения вскоре после Большого взрыва. Реликтовое излучение, испущенное 13,8 млрд лет назад в нашей точке пространства – прямо там, где вы сейчас находитесь, давным-давно рассеялось во Вселенной. Но мы до сих пор получаем слабые сигналы из все более дальних точек пространства. (Если вы хотите усовершенствовать аналогию, замените мостовую городской площади резиновым полотнищем, которое кто-то растягивает за края, – это и будет расширяющаяся Вселенная!)

_________

Космология – активно развивающаяся область науки, полная тайн и поразительных открытий. Возможно, мы никогда в полной мере не поймем, как все началось, но мы уже оставили далеко позади «В начале было ничто, и оно взорвалось» Терри Пратчетта. Может быть, регистрация первичных гравитационных волн, возникших в момент Большого взрыва, позволит нам увидеть рождение Вселенной в новом свете. Теперь отправимся к географическому Южному полюсу, чтобы узнать, насколько близок долгожданный прорыв[58].

Мы с Шаулом Ханани встречаемся в Antarctica Hilton.

Нет, это не роскошный отель с фойе, баром и паркингом для снегоходов. Под роскошным названием скрывается по сути сарайчик, в котором можно провести какое-то время, не замерзнув насмерть. Одна дверь, пара окон, две деревянные скамьи – вот и все. Вокруг расстилается безбрежная равнина льда и уплотненного ветром снега. Отопления нет.

С утра я побывал на полигоне для запуска шаров-зондов длительного действия (LDBF) Национального научного фонда недалеко от станции «Мак-Мёрдо» – научно-исследовательской базы США на берегу ледового континента[59]. В огромном ангаре на гигантских лыжах – официально он называется сборочным цехом полезной нагрузки – готовился к пятой и последней миссии телескоп с большой апертурой субмиллиметрового диапазона с базированием на воздушном шаре (Balloon-borne Large-Aperture Submillimeter Telescope, BLAST). Куратором проекта является Марк Девлин из Пенсильванского университета. Как явствует из названия, телескоп изучает Вселенную в радиоволнах длиной в доли миллиметра. С земной поверхности это делать невозможно (микроволновое излучение поглощается молекулами воды в атмосфере), поэтому Девлин и члены его команды на срок до двух недель поднимают инструмент в стратосферу на гигантском воздушном шаре, заполненном гелием.

Во втором зале Ханани следил за ходом собственного эксперимента с использованием воздушных шаров – EBEX («эксперимент Е и В»)[60]. В конце дня руководитель лагеря Скотт Баттайон отвез нас обратно в усиленном грузовике-пикапе, но не на базу Мак-Мёрдо – это отняло бы у него слишком много времени, а до перекрестка с ледовой дорогой к «Полю Пегасов», главному аэродрому станции. В Antarctica Hilton мы ждали прибытия Ivan the Terra Bus – автобуса-монстра на гигантских колесах, курсирующего между аэропортом и базой «Мак-Мёрдо».

Шаул Ханани – физик из университета Миннесоты. Почти часовое совместное ожидание в «Хилтоне» дает мне прекрасную возможность узнать все о EBEX. Однако Ханани все сильнее нервничает. Что, если шаттл не придет? Мы совершенно одни во льдах без средств связи.

Цель EBEX – измерение поляризации реликтового излучения. Сегодняшние предполетные тесты оказались многообещающими, рассказывает Ханани. Запуск ожидается недели через две. За время миссии EBEX может сделать революционное открытие. Ханани с коллегами надеются найти скрытые в картинах распределениях поляризаций излучения Большого взрыва отпечатки первичных гравитационных волн, относящихся к моменту рождения Вселенной.

Ivan the Terra Bus наконец появляется красной точкой на белоснежном горизонте. Водитель – все зовут его Шаттл Боб – задержался, застряв в снежном наносе. Через полчаса мы снова на станции, внешним видом и обстановкой напоминающей военную базу.