Это было потрясающе. Над головой выстроились царственные звезды нашей галактики Млечный Путь, тянущиеся по небу. Чуть поодаль я мог видеть Большие Магеллановы Облака и нашего ближайшего галактического соседа, Андромеду – мерцающий, переливающийся круг света размером примерно с Луну. Я радовался этому великому зрелищу еще и потому, что знал: оно – не вне времени. Можно только гадать, станет ли человечество тому свидетелем, но в чем нет сомнений – все, что мы видим сегодня ночью в небесах, не более вечно, чем мы сами.
В то время я как-то по-особому остро ощущал это непостоянство Вселенной. Несколькими годами до того у меня возникла оригинальная идея смоделировать будущее столкновение Млечного Пути и Андромеды. Я был очень увлечен нашим отдаленным космическим будущим, чему были посвящены мои предыдущие статьи, где я показывал, что в результате ускоренного расширения Вселенной наша родная галактика останется в итоге посреди пустого пространства – войда. Когда возраст Вселенной будет в десять раз старше нынешнего, все далекие галактики уже будут удаляться от нас быстрее скорости света, поэтому человечество сможет видеть на небе звезды только своей галактики. И как же может выглядеть эта галактика? Кроме того, что изменится вид ночного неба, мощнейшее столкновение с галактикой Андромеды способно вытолкнуть наше Солнце на окраину новой, объединенной галактики, после чего новый космический ландшафт примет новый вид, который установится примерно на десять триллионов лет, – пока свет всех звезд, включая самые тусклые и слабые, самые многочисленные карликовые звезды, такие как Проксима Центавра, не угаснет. Я вдохновил своего постдока Т. Дж. Кокса заняться моделированием этого будущего столкновения, и в 2008 году мы сделали доклад, в котором рассказали, что уже через несколько миллиардов лет, еще задолго до смерти Солнца, наше ночное небо изменится до неузнаваемости, а звезды двух сестринских галактик перемешаются, образовав новую галактику в форме футбольного мяча, названную нами Милкомеда.
Было здорово увидеть в ночном тасманийском небе объекты своих исследований. Галактики Млечный Путь и Андромеда рассыпались по небу яркими каскадами света. Возможно, благодаря тому, что они были видны так ясно, я чувствовал себя причастным к их бытию более остро, чем обычно. Это особое удовольствие астрономии. Вот физики элементарных частиц, к примеру, не могут видеть бозон Хиггса невооруженным глазом.
Но мои мысли в тот вечер были заняты не только картинами будущей трансформации нашей галактики. Больше всего тогда меня волновала проблема возникновения первого поколения звезд и галактик в ранний период существования Вселенной, научные подробности истории ее развития.
«Космический рассвет» был моим первым увлечением в астрофизике. Интерес к этой теме возник впервые во время пребывания в Принстоне и с годами становился сильнее. В конце концов, исследование этой тайны окажет влияние на другие мои работы, направив мое любопытство не только на изучение истории Вселенной, но и к поискам любых цивилизаций, с которыми мы, возможно, в ней сосуществуем.
Когда вы смотрите вверх в ясную ночь, как я тогда, много лет назад, в Тасмании, многочисленные сестры нашего Солнца во Млечном Пути выглядят как огни главной рубки гигантского космического корабля, плывущего по Вселенной, с пассажирами, расположившимися где-то за некоторыми из этих огней. Что можем мы понять об этих пассажирах после нашей короткой встречи с Оумуамуа? И что тогда мы можем понять о себе?
* * *
Мы считаем, что рождение Вселенной, Большой взрыв, произошел примерно 13,8 миллиарда лет назад. Была проделана удивительная исследовательская работа, позволившая сформулировать теорию, получить необходимые данные и подтвердить прогнозы, доказывающие верность гипотез о процессах, происходивших в самые ранние моменты жизни Вселенной, – в частности, все исследователи были согласны с выводом, что первые сто миллионов лет все мироздание было окутано тьмой. До тех пор, пока не зажглась первая звезда.
Как возникли самые ранние звезды? Переехав в 1993 году в Гарвард, я вместе с моим студентом Золтаном Хайманом и аспиранткой Энн Тул начал разрабатывать теорию, которая объясняла их образование.
После Большого взрыва материя распространялась более или менее равномерно по быстро расширяющейся Вселенной. То, что она была распределена лишь почти равномерно, имело решающее значение, поскольку, как мы предполагаем, в некоторых местах космос был вначале чуточку плотнее, чем в среднем. «Чуточку» – это значит на одну стотысячную. Но этих незначительных неоднородностей оказалось достаточно. Достаточно для гравитации, чтобы начать стягивать материю в эти области, которые становились все более и более плотными, и для газовых облаков, состоявших в основном из атомов водорода, чтобы начать там конденсироваться.
Хронология развития Вселенной. Солнечная система сформировалась относительно поздно, всего 4,6 миллиарда лет назад. Современные технологии появились на Земле только в прошлом веке, 0,0000001 миллиарда лет назад. Многие цивилизации могли появиться и исчезнуть до того, как люди разработали эти технологии и создали телескопы для их обнаружения. Изображение предоставлено Mapping Specialists, Ltd.
Пользуясь лишь карандашами и бумагой, участники моей исследовательской группы смоделировали процессы, как они должны были проходить в соответствии с этим предположением, – до той точки, когда дальнейшие расчеты потребовали использования мощного компьютерного оборудования. Фолькер Бромм, тогда аспирант Йеля, взял на себя эту задачу, и за последние два десятилетия он и другие теоретики установили, что описанный нами процесс рождения звезд действительно мог дать начало ранним галактикам. Модели и теории имеют огромную ценность, но фактические данные, способные подтвердить и то, и другое, исключительно важны. Я хотел увидеть газовые облака, которые предсказывала наша теория, – это означало, что нужно найти свидетельства возрастом около тринадцати миллиардов лет.
Когда перед астрофизиками-детективами встают проблемы, связанные с огромными масштабами Вселенной, они могут потерять хладнокровие. К счастью, у них есть одно преимущество, которого не имеют представители ни одной другой фундаментальной науки. Они могут заглядывать в далекое прошлое.
Поскольку свет движется с конечной скоростью, чем дальше в пространство мы смотрим, тем раньше во времени мы видим. А поскольку везде во Вселенной условия были одинаковыми, то, заглянув вглубь космоса, мы можем видеть свое прошлое.
И чем глубже в космос мы смотрим – тем более древние объекты можем там обнаружить. Наблюдать звезду в четырех световых годах от нас, вроде Проксимы Центавра, – это значит видеть звезду такой, какой она была четыре года назад. Но если сфокусировать телескопы на галактике в 13 миллиардах световых лет от нас и зафиксировать испущенный ею свет – мы увидим Вселенную такой, какой она была 13 миллиардов лет назад. Заглянуть так далеко, в «темные века» Вселенной, в эпоху, когда конденсировались облака газа, из которых возникли потом первые звезды, – грандиозная научная задача. И это заставляет нас также задумываться о непостижимо гигантских временных мерках Вселенной. Сегодня люди живут в среднем примерно 73 года. Чтобы увидеть, как 13 миллиардов лет назад во Вселенной зажглись первые огни, нам нужно было бы прожить почти 180 миллионов жизней – идея тем более странная, если вспомнить о том, что планете Земля около 4,5 миллиардов лет, и, как считается, жизнь на ней существует только 3,8 миллиарда лет ее истории.
