Книга: Занимательная астрофизика

Изотропна ли Вселенная?

Изотропна ли Вселенная?

Одним из основных положений современной науки о Вселенной всегда считалось представление об ее однородности и изотропности. Однородность означает, что свойства достаточно больших по масштабам областей Вселенной в основных чертах одинаковы.

Все наблюдательные данные, имевшиеся в распоряжении астрономов до самого последнего времени, не противоречили подобному представлению. В частности, вывод об однородности Вселенной в больших масштабах не опровергается и открытием гигантских космических «пустот». Ведь их размеры не идут ни в какое сравнение с размерами Метагалактики — области пространства, которая охвачена астрономическими наблюдениями.

При современных методах исследования «горизонт видимости» (о нем подробнее говорится на с. 148) равен примерно 10–12 млрд. световых лет. В ограниченной им области пространства можно разместить не менее 1000 ячеек, для каждой из которых имеет место однородность. Однако не так давно были получены весьма интересные и неожиданные результаты, которые, может быть, заставят пересмотреть представление об изотропии Вселенной. Проводились наблюдения двойных радиоисточников — радиогалактик, каждая из которых состоит из двух связанных между собой радиокомпонентов. Таких источников зарегистрировано достаточно много, и они распределены по всей небесной сфере. Английский астроном П. Берч на радиотелескопе обсерватории Джодрелл Бэнк изучил 100 таких радиогалактик, расположенных в северном и южном полушариях неба.

Как известно, электромагнитные волны, в том числе и радиоволны, в отличие, например, от звуковых волк, — поперечные. Если у звуковой волны направление колебаний совпадает с направлением распространения волны, то у электромагнитных волн направление колебаний перпендикулярно направлению распространения. Если к тому же поперечные колебания происходят в одной плоскости, то электромагнитная волна называется линейнополяризованной, а плоскость, перпендикулярная плоскости колебаний, называется плоскостью поляризации.

В процессе наблюдений, о которых идет речь, измерялся угол между линией, соединяющей компоненты двойных радиоисточников, и направлением плоскости поляризации их радиоизлучения. При этом было обнаружено удивительное явление: оказалось, что для радиоисточников, расположенных в одной полусфере неба, этот угол имеет один знак, а для радиоисточников, расположенных в другой полусфере, — противоположный!

Естественно возникает вопрос: связан ли обнаруженный эффект с условиями наблюдения? Вопрос, который всегда задают себе наблюдатели и экспериментаторы для того, чтобы убедиться, что изучаемое ими явление носит реальный характер, а не искажается какими-либо побочными обстоятельствами. В ситуации, о которой идет речь, такое побочное влияние мог бы оказывать так называемый эффект Фарадея — эффект вращения плоскости поляризации под воздействием внешнего магнитного поля. Не вызвано ли обнаруженное различие свойств двойных радиоисточников, расположенных в противоположных областях небесной сферы, влиянием магнитного поля нашей Галактики?

Однако эта возможность была весьма тщательно учтена исследователями и последствия, связанные с эффектом Фарадея, были исключены из результатов наблюдений. Таким образом, обнаруженное различие свойств носит явно внегалактический характер, и, следовательно, породившая его причина кроется в самых общих закономерностях нашей Вселенной.

Попутно был зарегистрирован еще один интересный факт. Радиоизлучающие компоненты двойных радиоисточников связаны друг с другом газовыми перемычками. Наблюдения показали, что в одной полусфере эти перемычки изогнуты в одну сторону, а в противоположной — в другую. Наконец, двойные радиоисточники вращаются вокруг собственных осей. И эти оси имеют некое преимущественное направление в пространстве.

О чем говорят все эти факты? Видимо, о том, что существуют некоторые весьма общие свойства нашей Вселенной, которые нарушают ее изотропию. В частности, одной из причин обнаруженных явлений могло бы служить вращение Вселенной с угловой скоростью, обеспечивающей один оборот за 100 триллионов лет.

Небезынтересно заметить, что в свое время советский ученый Р. М. Мурадян разработал оригинальную гипотезу, согласно которой наша Метагалактика произошла в результате взрыва сверхмассивного суперадрона (с массой порядка 10⁵⁶ г) — элементарной частицы из числа участвующих в так называемых сильных взаимодействиях[11]). Его распад на относительно более мелкие адроны привел к образованию протоскоплений галактик, а последующие распады на адроны еще меньшей массы — к образованию галактик. Если эта гипотеза верна, то Метагалактика должна обладать собственным вращением. Правда, такое вращение является лишь необходимым, но еще недостаточным условием справедливости того механизма образования галактик, который предложен Мурадяном. Поэтому вращение Метагалактики само по себе еще не может служить доказательством того, что его гипотеза верна.

Однако возможность объяснения тех фактов, которые были обнаружены в связи с наблюдением двойных радиоисточников, вращением нашей Вселенной заставляет об этой гипотезе вспомнить.

Правда, справедливость требует заметить, что в научной печати появились сообщения, авторы которых подвергают результаты Берча сомнению. Сам Берч настаивает на их обоснованности. Впрочем, в этой дискуссии нет ничего удивительного. Когда речь идет о научных результатах, способных заметно повлиять на существующие фундаментальные представления о мироздании, необходимо их всестороннее обсуждение. Поэтому факты, свидетельствующие об отсутствии во Вселенной изотропии, нуждаются в самой тщательной проверке и перепроверке. Но если они подтвердятся, то это будет иметь огромное значение для современного естествознания.