Как и когда зародилась Вселенная?
Как она стала такой, как сейчас?
Чем всё закончится?
Люди спорят об этом с незапамятных времён,
но прийти к единому мнению пока так и не удалось.
Космологи трудятся над поиском ответов.
Но как можно надеяться отыскать точные ответы на такие глубокие вопросы?
И как вообще возможно изучать Вселенную —
ведь она так огромна,
что нам никогда не удастся её объять?
Начать нужно со света.
Хотя свет из дальних уголков Вселенной
путешествует до нашей планеты миллионы лет,
он содержит шесть зашифрованных посланий,
которые могут явить удивительный кладезь знаний астрономам,
которым известно, как и что искать.
Наподобие того как солнечный свет можно разложить на цвета радуги,
так и свет от отдалённых объектов распадается на разные цветовые схемы
в зависимости от природы его источника.
Уникальный «штрих-код» света может рассказать не только о составе объекта,
но также о температуре и давлении его составных частей.
И это ещё не всё, что можно узнать с помощью света.
Стоя на перроне, можно заметить,
что гул едущего поезда звучит по-разному в зависимости от направления движения:
звук становится выше, когда поезд приближается,
и ниже, когда поезд отдаляется.
Это, конечно, не значит, что машинист оттачивает навыки для новой профессии.
Это явление называется эффектом Доплера,
когда звуковые волны, созданные приближающимся объектом, сжимаются,
а волны отдаляющегося объекта, наоборот, растягиваются.
Как это связано с астрономией?
Звук не передаётся в вакууме. В космосе никто не услышит, как вы кричите.
Однако эффект Доплера применим и ко свету, источник которого мчится с невероятной скоростью.
Если источник движется к нам, световые волны более короткой длины
покажутся нам синими.
Если источник движется от нас,
то более длинные световые волны покажутся нам красными.
Проанализировав цветовую схему при доплеровском сдвиге света
от любого объекта, наблюдаемого в телескоп, мы можем узнать,
из чего состоит этот объект, какова его температура и под каким давлением он находится,
а также движется ли он, в каком направлении и с какой скоростью.
Эти шесть параметров — как шесть световых «координат» —
могут поведать нам об истории Вселенной.
Первым, кто начал изучать свет отдалённых галактик, был Эдвин Хаббл.
Оказалось, что наблюдаемый свет имеет красное смещение.
Это значило, что отдалённые галактики уносятся прочь от нас,
и чем дальше они были от нас, тем выше была их скорость.
Так Хаббл открыл, что Вселенная расширяется,
и нашёл первый аргумент в пользу теории Большого взрыва.
Наряду с тем, что видимая Вселенная постоянно расширяется
из одной плотно сжатой точки,
одним из важнейших предположений этой теории является то,
что ранняя Вселенная состояла только из двух газов — водорода и гелия,
в соотношении три к одному.
Это предположение можно проверить применительно к свету.
Если расщепить наблюдаемый свет от далёкой тихой области Вселенной,
мы найдём следы этих двух газов в указанных пропорциях.
Ещё одно очко в пользу теории Большого взрыва.
Однако много тайн все ещё остаются неразгаданными.
Хоть мы и знаем, что Вселенная расширяется,
сила притяжения должна замедлять этот процесс.
Однако недавние измерения света от дальних умирающих звёзд показали,
что они находятся дальше, чем предполагалось.
То есть, Вселенная расширяется с нарастающей скоростью.
Что-то способствует расширению Вселенной,
и многие учёные полагают, что это тёмная энергия,
которая занимает более 2/3 Вселенной и медленно разрывает её ткань.
Благодаря нашим знаниям о поведении материи и точности наших приборов,
наблюдение за далёкими звёздами может рассказать нам о Вселенной больше,
чем мы когда-либо смели мечтать.
Но есть и другие загадки, как, например, природа тёмной энергии,
на которую нам ещё только предстоит пролить свет.