Насколько и почему пуста Вселенная?

Вопрос, вынесенный в название этого раздела, для современной астрофизики носит отнюдь не праздный характер. Сталкиваясь в повседневной жизни со звездным небом, каждый человек сам для себя формирует свое индивидуальное восприятие космоса. Большую часть истории развития человечества единственным источником знаний (и представлений) о космосе являлся обычный человеческий глаз.

Созерцание картины звездного неба подавляло и продолжает подавлять человека, осознающего себя песчинкой в гигантском океане материи. С помощью зрения мы можем зафиксировать на небе всего лишь несколько тысяч звезд. Однако и этого, сравнительно небольшого количества, оказывается вполне достаточно, чтобы понять, насколько грандиозны пространственные и временные рамки процессов, разыгрывающихся перед нами.

Сейчас, в конце ХХ-го столетия, редко кто из астрономов использует визуальные наблюдения звездного неба. На смену простейшим телескопам пришли оптические системы типа Большого 6-ти метрового телескопа Специальной астрофизической обсерватории Российской Академии наук (www. sao. ru);

сети крупнейших телескопов в Чили и Австралии, знаменитый 5,8-метровый телескоп в Маунт Паломар и целый ряд других.

На этих телескопах регистрация изображений уже не мыслима без использования специальных систем усиления сигнала и его компьютерной обработки, раздвигающих пределы проникновения в глубины космоса на несколько миллиардов световых лет.

Однако возможности наземных телескопов вплотную приблизились к пределу чувствительности в силу неустранимых помех, связанных с нестационарностью земной атмосферы. Именно поэтому запуск и успешное функционирование на орбите космического телескопа Hubble знаменует начало нового этапа в астрономии, связанного с работой космических систем, свободных от атмосферных помех.

Именно об этом этапе развития космонавтики говорил И.С. Шкловский в своей книге Вселенная, жизнь, разум еще за десять лет до практической реализации идеи спутниковой астрономии.

В качестве наглядной иллюстрации возможности внеатмосферных исследований космоса мы приводим фотографию мира галактик, сделанную космическим телескопом Hubble.

На этом снимке как бы сконцентрировалась вся история формирования структур во Вселенной, начиная с карликовых галактик и вплоть до галактик, очень похожих на нашу. Астрофизики уже давно предсказывали, что формирование структур во Вселенной должно происходить путем скучивания маломассивных объектов (карликовых галактик) в комплексы все большей и большей массы.

Карликовые галактики, жившие во Вселенной около 10 млрд. лет тому назад были исходными строительными кирпичиками, из которых формировались все более и более крупные галактики. Но свет от этих объектов, испущенный 10 млрд. лет назад, и сегодня несет в себе информацию о состоянии вещества, когда кроме первых галактик других структур во Вселенной еще не было!

Основываясь на данных глубоких обзоров галактик, можно определить и среднюю плотность вещества во Вселенной. На сегодня данные таких подсчетов свидетельствуют, что в среднем космическое пространство чрезвычайно разрежено. Если за единицу измерения плотности выбрать плотность обычной воды (1 грамм в кубическом сантиметре) то для сравнения, средняя плотность вещества в галактиках типа нашей выразилась бы в виде дроби, в числителе которой стояла бы единица, а в знаменателе число, представленное единицей с 24 нулями! А для средней плотности вещества во Вселенной в знаменатель пришлось бы добавить ешё шесть нулей! Отсюда видно, насколько же разреженной в среднем является наша Вселенная.

В чем же кроется причина такой пустоты космического пространства? Ответ на этот вопрос в 1929 году дал выдающийся астроном Эдвин Хаббл:

Вселенная разрежена потому, что она расширяется!