Подсказка Вселенной: Астрономы нашли в космосе линзу и увидели, что случилось после Большого взрыва

В этой россыпи галактик творится такой хаос, что учёные даже прозвали её скоплением Пандоры, — как будто там кто-то открыл сосуд, в котором было заключено всё мировое зло. Эта мешанина галактических скоплений находится в созвездии Скульптора, примерно в четырёх миллиардах световых лет от нас. Астрономы всматриваются туда, подозревая, что там можно найти ответы на великие вопросы. И один из таких вопросов — как случилось, что Вселенная стала такой чёрной пустотой, сквозь которую вечно мчится свет бесчисленного множества фонарей-галактик?

Вообще, свет — это фотоны, квантовые частицы, которые несут энергию. Эта энергия выделяется в ядрах звёзд в ходе реакций термоядерного синтеза: слияния двух атомов водорода и образования из них одного ядра гелия. Но откуда взялся весь этот водород? Он образовался естественным образом, это было первое вещество, возникшее во Вселенной. И это вполне понятно: водород — самый простой по своей структуре элемент на свете, он состоит всего-то из одного протона и одного электрона. То есть сначала во Вселенной возникали субатомные частицы, а потом из них сложились атомы водорода. Через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва вся Вселенная представляла собой сплошной водородный туман, в котором нам с вами было бы ни зги не видно.

И что стало происходить дальше? Как понимают учёные, вещество распространилось по космосу не совсем равномерно. Притом большую часть этого вещества представляло собой (и представляет сейчас) вещество тёмное — та самая тёмная материя, которой в несколько раз больше, чем той материи, которую мы можем видеть. Она начала концентрироваться в сгустки, вместе с собой пригоняла водород, он уплотнялся, стал собираться в сферы, которые в конце концов под действием гравитации сжали в себе водород до такой степени, что там пошли термоядерные реакции. Соответственно, начали выделяться фотоны. "И стал свет".

Но дело в том, что поначалу этот свет практически не было видно: вокруг новорождённых звёзд всё равно ещё был туман. Каким-то образом должно было быть расчищено мировое пространство, чтобы свет получил свободу. И этот процесс расчистки назвали периодом реионизации. Что это значит? Остававшиеся в межзвёздном пространстве незадействованные атомы водорода обратно были разделены на протоны и электроны. А когда из атома выбивается электрон (даже если он, собственно, был один-единственный), то оставшаяся без него частица именуется ионом. Хотя в данном случае гораздо проще сказать, что остались одинокие протоны. И среди этих протонов уже свет легко распространяется.

Да, но что атомы разделило? Энергия взрывавшихся очень массивных звёзд. Дело в том, что тяжеловесные звёзды недолго живут, водород в них "выгорает" за какой-нибудь десяток миллионов лет — и они вспыхивают сверхновыми. Вот этими вспышками вокруг них из атомов окружающего водорода "сдувало" электроны, происходила "повторная ионизация".

И тем не менее даже такой подробный сценарий не вполне учёным всё объясняет. Они говорят, что отдельные вспыхивающие звёзды, допустим, могут "ионизировать", расчищать пространство внутри своей галактики, но как всё это происходило в масштабах межгалактических? Для этого требуются уже совершенно огромные и при этом очень мощные источники фотонов.

Как раз такие источники, как подозревают астрофизики, и замечены в том самом скоплении Пандоры — Abell 2744. Совокупная гравитация скопившихся там галактик производит удивительный оптический эффект, его называют гравитационной линзой: их притяжение искажает свет от объектов, скрывающихся позади или рядом, "вытягивает" изображение этих объектов в дугу — и получается такая космическая комната смеха.

Так вот, благодаря этому эффекту в скоплении Пандоры становятся видны галактики, которые находятся несоизмеримо дальше и которые мы бы никогда в жизни не увидели, если бы Вселенная не помогла своей гравитационной "лупой". И что же в эту "лупу" увидели? Увидели невообразимо далёкие и тусклые карликовые галактики. Они очень плотно "упакованы" и испускают чрезвычайно мощное излучение. И их свет добрался до нас из самого детства Вселенной. По сути, учёные заглянули в ту самую эпоху реионизации и теперь воочию увидели, что, похоже, именно такие галактики своей энергией и делали космос таким, каким мы его видим сейчас.