Изображение, созданное по данным, которые зонд НАСА в 1 миллионе миль от Земли собирал в течение года, разрешило старые головоломки. Например, стало ясно, как выглядели галактики сразу после их рождения в адском пламени «Большого Взрыва» и из какого вещества состоит существующая ныне расширяющаяся Вселенная.
Астрономы вычислили, что Вселенной 13,7 миллиардов лет от роду, что первые звезды зажглись всего 200 миллионов лет после ее образования, и что она будет расширяться вечно, разрежаясь и остывая до тех пор, пока постепенно не уйдет в небытие.
«Это очень серьезные результаты, они дают нам возможность приблизиться к ответам на самые главные вопросы, которые когда-либо ставило человечество», - говорит Эдвард Дж. Уэйлер, один из ведущих научных специалистов НАСА.
Изображение составлено по самым точным измерениям температуры слабого свечения, которое рассеивается в пространстве: речь идет о последнем свете, оставшемся от ослепительной вспышки «Большого Взрыва». Изучив малейшие колебания температуры свечения, ученые смогли разгадать первичную структуру системы галактик спустя всего 380 тысяч лет после ее рождения. Из этого, путем вычислений им удалось реконструировать условия, которые существовали в момент космологического «зачатия». Дальнейшая экстраполяция позволила оценить материю, из которого состоит система галактик сейчас и предсказать, как она поведет себя в будущем.
«Я думаю, каждый астроном поймет значение этих открытий, - говорит Джон Бэколл, ведущий астрофизик Принстонского университета. - Оно знаменует процедуру перехода космологии от гипотез к точной науке».
Учитывая время, которое требуется свету на преодоление расстояния, новые данные проливают свет на то, в каком виде существовала система галактик практически сразу после «Большого Взрыва». Так глубоко в прошлое астрономам еще не доводилось заглядывать. Данные свидетельствуют о сгустках материи, которая только начинает остывать и, замерзая, превращается из огненного шара «Большого Взрыва» в то, что со временем станет галактиками.
Астрофизики смогли рассчитать возраст системы галактик с беспрецедентной точностью. Ранее точность оценок колебалась от 8 миллиардов до 20 миллиардов лет, в последние годы разброс сократился: от 12 миллиардов до 15 миллиардов лет. Новая оценка в 13,7 миллиарда лет имеет предел погрешность не более 1 процента по сравнению с 30 процентами для лучших из предыдущих вычислений.
Новые данные отлично вписываются в превалирующую теорию «Большого Взрыва» и позволяют исследователям моделировать разные версии «теории раздувания», которая утверждает, что уже через секунду после образования галактика уже бурно расширяется.
«Получив на руки новые, весьма точные данные, которые описывают различные характеристики космического объекта, мы заложили краеугольный камень единой теории космоса, - говорит Чарльз Беннет, руководитель проекта в Годдардовском центе космических полетов НАСА в Гринбелте. - Мы ответили не на все вопросы, но совершили значительный прорыв». О новом открытии он доложил на брифинге в штаб-квартире НАСА.
Новые данные также позволили ученым сделать самые точные на сегодняшний день оценки того, из чего состоит сейчас космос. Оказалось, лишь 4 процента Вселенной состоят из атомов с известными свойствами, такими как электромагнетизм и гравитация, - тех атомов, из которых «сложены» люди, картошка, фарфор и весь остальной материальный мир, окружающий человека. 23 процента Вселенной созданы из таинственной невидимой субстанции, названной «темной материей» - потому что ученые о ней практически ничего не знают. Оставшиеся 73 процента - это другая непознанная пока сила, так называемая «темная энергия».
«Я очень скептически относился к этому раскладу, - говорит Бэколл. - Но полученные результаты меня убедили. Это единственный вывод, которому можно придти, как это ни странно. Это фантастика, которая стала реальностью. Невероятно, но так и есть».
Одно из возможных объяснений феномена «темной энергии» - это «космологическая константа», энергия, которая в пустом пространстве противостоит гравитации. О ее наличии поначалу говорил еще Альберт Эйнштейн, который позже отбросил эту теорию, назвав ее самой большой своей ошибкой.
Астрономы говорят, что «темная энергия» - это та сила, которая заставляет Вселенную расширяться с нарастающей скоростью. В природе не хватает обычной материи, чтобы противостоять влиянию «темной энергии», которую называют также антигравитацией. Теперь, по словам ученых, они могут уверенно предсказать, что Вселенная будет продолжать расширяться вечно, а не «схлопнется» постепенно обратно в «большом сжатии», как считали многие.
«Вселенная расширяется и остывает. И этот процесс будет продолжаться до тех пор пока ее плотность не приблизится к нулю, - заявил Беннет в интервью The Washington Post. - Она будет рассеиваться и прекращать свое существование, а не сжиматься обратно в свое первоначальное состояние. Образно говоря, конец Вселенной будет не огненным, а ледяным».
Одним из самых больших сюрпризов, которые преподнесли новые данные, стало свидетельство о том, что первое поколение звезд, которые засияли в черном космическом пространстве, зажглось спустя всего 200 миллионов лет после «Большого Взрыва». До сих пор считалось, что это происходило, возможно, через 1 миллиард лет, но уж никак не раньше, чем через 500 миллионов.
Новую картину Вселенной позволили нарисовать первые данные, полученные с микроволнового анизотропного зонда Уилкинсона (WMAP), небольшого $145-миллионного спутника, выведенного на орбиту ракетой Delta 2 30 июня 2001 года. Аппарат оборудован набором устройств для проведения особо точных измерений космического фонового микроволнoвого излучения - таким термином обозначается световой поток, оставшийся после «Большого Взрыва».
Ученые сравнивают этот свет с археологическими находками; его изучение дает специалистам возможность оценить свои теории развития галактических систем и получить фундаментальные знания об их зарождении, строении, геометрии и судьбе.
«Это непосредственные остатки «Большого Взрыва», - говорит Беннет.
Ученые совершенно уверены в точности новых измерений, потому что все они идеально совпадают с тем, чего можно было бы ожидать по имеющимся теориям и полностью сопоставимы с параллельными независимыми измерениями, проведенными с помощью других инструментов, в том числе мощного космического телескопа «Хаббл».
«Когда мы сравнили результаты, то были просто потрясены - все соответствовало, - рассказывает Дэвид Спергел, участник проекта из Принстона. - Это как совпадение отпечатков пальцев».
Средняя температура света на 4,9 градуса Фаренгейта превышала абсолютный ноль. WMAP мог различить малейшие отклонения этого параметра, который колебался на миллионные доли градуса.
Исследователи сравнили карту неба, которую они получили, основываясь на данных WMAP, с разными моделями Вселенной, составленными физиками по их конкурирующим теориям. «Теперь мы впервые можем авторитетно оценить достоверность каждой из существующих теорий расширения Вселенной», - говорит Беннет.
