Чему радуются физики
В ноябре 2011 года появилась статья, в которой рассказано о наблюдениях пары облаков первичного газа с рекордно низким содержанием элементов тяжелее гелия. То есть, кроме водорода и гелия, там почти ничего нет. Что это значит?
Вам, возможно, нелегко себе это представить, но почти каждый атом внутри вашего тела когда-то побывал внутри звезды. А, к примеру, каждый атом золота в ваших швейцарских часах пережил взрыв сверхновой. С таким знанием нелегко жить, но это именно так: образование тяжелых элементов периодической системы невозможно без участия звезд. В течение всей жизни Вселенной идет рост структур: облака газа сгущаются в звезды, идут термоядерные реакции, водород превращается в гелий, потом в углерод… Если бы это было не так, в мире не было бы ничего, кроме водорода и гелия, и мы бы с вами годились только на то, чтобы шарик надуть. Вот только сам шарик было бы не из чего сделать.
Однако не весь газ успел попасть в галактики и звезды. Во вселенной остались облака первичного газа. Это страшно интересно, т.к. состав у них такой же, какой он был до появления первых звезд. Изучение свойств таких облаков помогает понять, насколько хорошо мы представляем себе эволюцию вселенной. Вот именно такие облака и описаны в работе, опубликованной прошлой осенью. И их детальное исследование не привело ни к каким переворотам в понимании ранней вселенной. Это очень хорошо! Это значит, в наших космологических изысканиях мы находимся на верном пути.
Другие хорошие новости связаны с еще одним элементом структуры вселенной — с галактическими скоплениями. Когда-то их не было, а потом они возникли, благодаря «консолидирующему» действию гравитации. В начале прошлого года было сообщено об открытии протоскопления, наблюдаемого в момент, соответствующий миллиарду и ста миллионам лет с момента начала расширения вселенной. Приставка «прото-» говорит о том, что скопления, строго говоря, еще нет. Есть только высокая плотность галактик, говорящая о том, что скопление из них неизбежно образуется. В марте 2012-го опубликовали данные о еще более раннем (то есть далеком) протоскоплении. Его мы видим таким, каким оно было спустя менее чем миллиард лет после Большого взрыва.
Скопления галактик хороши, среди прочего, и тем, что могут могут послужить фундаментальной физике. Они формируются под действием гравитации, а значит, мы можем проверить наши теории гравитации в масштабе скопления галактик. Раньше это не удавалось сделать со столь высокой точностью и с применением столь остроумного метода. Идея в том, что можно построить гравитационный потенциал скопления (т.е., грубо говоря, зависимость силы тяжести от расстояния) двумя независимыми методами. В первом мы смотрим на то, как движутся галактики скопления. Второй, более сложный, связан с эффектом гравитационного красного смещения (свет, выходя из области с большим гравитационным потенциалом, будет более красным). Чтобы измерить второй эффект, авторам пришлось сложить данные по примерно 8000 скоплениям галактик.
Сравнение результатов, полученных двумя методами, позволяет проверить предсказания разных теорий (напомним, что у Общей теории относительности есть конкуренты, некоторые из которых активно обсуждаются, развиваются и проверяются). Так вот, старая добрая Теория относительности оказалась лучше всех. Значит, те, кто ее изучил, не прогадали. Сенсации тут, может, и нет, но нам, физикам, узнать об этом приятно.