5. Из этой карты стало очевидно, что галактики концентрируются вдоль относительно тонких стенок, окружающих огромные пустоты, в которых почти ничего нет. Более подробные исследования особенностей «кучкования» галактик должны были дать представление о процессе образования крупномасштабной структуры Вселенной. О том, что же запустило этот процесс. О темной материи.

Джон Хакра загорелся этой мыслью. Вместе с Маргарет Геллер – коллегой из Гарварда и еще одной ученицей Пиблса – и французским астрофизиком Валери де Лаппаран Хакра приступил к созданию гораздо более масштабного обзора того же самого небесного «клина». «Второй обзор красных смещений» Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, выполненный с 1985 по 1995 год, позволил определить трехмерные положения более 18 000 галактик6. Исключительно трудоемкая работа, но она того стоила. Так произошло становление космической картографии.

Ну а за это время дозрела и многообъектная спектроскопия. Идея состояла в том, чтобы установить в фокальной плоскости телескопа алюминиевую пластину с маленькими отверстиями, просверленными в точности там, куда попадает свет исследуемых галактик. После этого остается лишь направить этот свет по сотням оптических волокон на спектрограф и получить спектры сотен галактик за один раз. Конечно, для каждого наведения приходится «сверлить» отдельную пластину, но эта методика дает огромную экономию телескопного времени.

Группа под руководством Мэтью Колесса из Австралийского национального университета выполнила на 3,9-метровом Англо-австралийском телескопе (это тот самый инструмент, с помощью которого Коэн Кёйкен и Джерри Гилмор в конце 1980-х годов опровергли Оорта) «Обзор красных смещений галактик 2dF» (Two Degree Field (2dF) Galaxy Redshift Survey), используя для этого многообъектную спектроскопию. С 1997 по 2002 год они определили красные смещения целых 230 000 галактик до расстояния около 2,5 миллиарда световых лет. Вместо просверленных пластин они использовали мобильные оптические волокна с дистанционным управлением, которые по команде устанавливались на нужные места в фокальной плоскости7. Наконец замаячил рубеж миллиона галактик: исходная «Карта миллиона галактик» была двумерной, и возможность изучения трехмерных положений такого же количества галактик стала бы огромным достижением.

Кроме того, обзор 2dF начал приобретать еще и четвертое измерение – время. Ведь телескопы – это еще и машины времени, позволяющие заглянуть в прошлое. Чтобы дойти до нас, свету от далекого объекта требуется время. Мы видим галактики, удаленные от нас на 2,5 миллиарда световых лет, такими, какими они были 2,5 миллиарда лет назад. Глядя назад во времени, мы получаем возможность изучать эволюцию крупномасштабной структуры Вселенной. А если процесс роста космической структуры в первые дни существования Вселенной определялся гравитацией темной материи, то глубокие обзоры галактик дадут важные сведения о природе этой таинственной субстанции.

Один из самых грандиозных и успешных на данный момент проектов четырехмерного картографирования Вселенной – это начатый в 2000 году Слоановский цифровой обзор неба (Sloan Digital Sky Survey), который продолжается до сих пор, причем его создатели почти каждый год выкладывают в общий доступ огромный объем новых данных8. Этот обзор представляет собой совместный проект с участием сотен ученых и десятков организаций со всего мира. Наблюдения выполняются на 2,5-метровом телескопе обсерватории Апачи-Пойнт в штате Нью-Мексико. Кроме потрясающих снимков, сделанных в период с 2000 по 2009 год с помощью огромной 120-мегапиксельной камеры, в ходе Слоановского обзора были получены также более четырех миллионов спектров звезд и галактик, в том числе и так называемых квазаров (далеких галактик со сверхяркими ядрами) на расстояниях до нескольких миллиардов световых лет. Это огромный прогресс по сравнению с 2400 галактиками первого обзора красных смещений Центра астрофизики, опубликованного Марком Дэвисом в начале 1980-х годов.

Я гляжу на Тихий океан с расположенного у основания маяка Ла-Серены пляжа Эль-Фаро. К югу, на обращенных к морю террасах ресторанов на Авенида-дель-Мар, туристы наслаждаются тихим прибоем и красочным закатом. Земным мореплавателям потребовались века, чтобы исследовать эти огромные водные просторы и нанести на карты многие тысячи возвышающихся над волнами больших и малых островов. А астрономы всего за четыре десятка лет смогли нанести на карты и изучить многие миллионы галактик, которые когда-то называли «островными вселенными», – и все это в космическом океане протяженностью многие миллиарды световых лет. И сделали они это не выходя из порта.

Всего через несколько лет телескоп LSST откроет новую эру космической картографии. В ходе 10-летнего обзора неба телескоп должен обнаружить и заснять невероятное количество галактик – целых 20 миллиардов, получив их изображения в шести диапазонах длин волн. Для очень далеких галактик полученное таким образом распределение энергии позволяет грубо оценить их красные смещения и, следовательно, расстояния – без необходимости получения подробного спектра. На основе этих данных космологи смогут реконструировать процесс роста структуры Вселенной на протяжении миллиардов лет. А еще телескоп LSST осуществит мечту Тайсона о построении карты распределения темной материи в пространстве и во времени на основе статистического исследования небольших искажений формы этих галактик, вызванных слабым гравитационным линзированием.

Построение карты невидимой Вселенной. Это как если бы я поднялся на маяк Ла-Серены, чтобы исследовать волнение в Тихом океане, и на основе выявленных особенностей постарался получить информацию о невидимых воздушных потоках, подповерхностных океанских течениях и скрытом рельефе океанского дна. Капитан Джеймс Кук счел бы все это колдовством.

Честно говоря, у меня возникает именно такого рода чувство, когда я гляжу на технические характеристики камеры телескопа LSST и читаю про ожидаемые научные результаты – это ведь действительно чудо. Благодаря уникальной оптической схеме 8,4-метрового инструмента размер его поля зрения в семь раз больше полной Луны. Чувствительность телескопа настолько невероятно высока, что ему потребуется не более 15 секунд, чтобы получить изображения звезд и галактик, блеск которых почти в миллиард раз слабее, чем у самых тусклых звезд, видимых невооруженным глазом. После каждой экспозиции массивному, но при этом очень жесткому и компактному телескопу требуется всего пять секунд, чтобы перенавестись на другой участок неба и приступить к получению нового снимка. Телескоп LSST – это, по сути, ультракомпактная космическая видеокамера со сверхвысоким разрешением для получения примерно 200 000 3,2-гигапиксельных изображений в год. Кроме 20 миллиардов галактик телескоп сможет обнаружить огромное количество краткосрочных явлений и движущихся объектов вроде взрывов далеких сверхновых, близких астероидов и ледяных тел во внешней части Солнечной системы. В течение многих лет на астрономов обрушится поток данных, как из брандспойта.

Чем же обсерватория имени Веры К. Рубин поможет в решении загадки темной материи? Удастся ли с помощью нового телескопа окончательно понять роль невидимой субстанции в возникновении и эволюции крупномасштабной структуры Вселенной? Возможно, он прольет свет на физические свойства этой таинственной субстанции? Время покажет, но астрономы ждут не дождутся, когда же это