так что неудивительно, что расстояние 450 000 световых лет соответствует дуге в один градус на небесной сфере).

Но если реликтовое излучение распространялось в «замкнутой» Вселенной с положительной кривизной, то угол на небесной сфере между двумя точками, разделенными расстоянием в 450 000 световых лет, был бы больше одного градуса. В «открытой» Вселенной с отрицательной кривизной этот угол был бы меньше одного градуса. И только в плоской евклидовой Вселенной с нулевой кривизной линейное расстояние в 450 000 световых лет 13,8 миллиарда лет назад соответствует современному угловому расстоянию в один градус на небесной сфере.

Таким образом, статистические закономерности в распределении реликтового излучения позволили определить фундаментальные свойства Вселенной. В соответствии с инфляционной теорией мы живем в плоской Вселенной, и, значит, суммарная плотность массы-энергии должна быть равна критической плотности. Кроме того, из данных, полученных на космической обсерватории «Планк», следует, что барионная плотность составляет всего 4,9 % критической плотности, а плотность небарионной холодной темной материи составляет 26,6 % критической плотности. Отсюда следует, что остальные 68,5 % массы-энергии должны быть в форме темной энергии.

Замечательно здесь то, что эти величины совершенно независимы от ранее полученных астрофизических оценок. Никаких кривых вращения галактик, никаких наблюдений сверхновых типа Ia – все, что нужно для доказательства того, что наша Вселенная состоит главным образом из темной энергии и темной материи, – это подробная карта распределения реликтового излучения. Как научная группа проекта «Планк» скромно написала в аннотации к опубликованной в 2018 году статье про космологические параметры, «мы обнаружили хорошее согласие [наших результатов] со стандартной… космологической [моделью] ΛCDM»4.

Так что астрономы имеют неплохое представление о том, какой была Вселенная 380 000 лет после Большого взрыва, а детальный анализ картины распределения реликтового излучения – «младенческой фотографии Вселенной» – позволяет определить важнейшие свойства нашего мира. Еще раз отметим, что речь идет лишь о «съемке в младенческом возрасте» – стоп-кадре новорожденной Вселенной. Если представить себе современную Вселенную в виде 50-летней женщины, то карта распределения реликтового излучения дает представление о том, как она выглядела, когда ей было всего полдня от роду. Как же этот «младенец» рос и как происходило его взросление?

Ну, во‑первых, с момента отделения реликтового излучения Вселенная расширилась почти в 1100 раз (если бы человеческое тело развивалось подобным образом, то к 50 годам наша дама выросла бы до 550 метров). При таком резком росте можно было бы ожидать, что перепады плотности ранней Вселенной со временем сгладятся, но в действительности они стали еще более выражены из-за гравитации. Вследствие расширения Вселенной плотность во всех точках пространства уменьшилась, а в областях повышенной плотности это уменьшение происходило гораздо медленнее, что привело к увеличению контраста. Как мы знаем из главы 11, этот процесс был подробно исследован с помощью компьютерного моделирования.

Области повышенной плотности в распределении темной материи имели возможность расти на протяжении первых 380 000 лет космической истории, потому что темная материя не взаимодействовала с излучением. По мере дальнейшего старения Вселенной они продолжили притягивать к себе новые порции небарионной, а теперь также и барионной материи. Но то же самое можно сказать и о слегка уплотненных оболочках, окружающих концентрации темной материи и удаленных от них на 450 000 световых лет, – гребнях барионных акустических осцилляций, «замороженных» в момент отделения излучения. К ним тоже стала притягиваться темная и «нормальная» материя.

Эта сложная картина вариаций плотности со временем превратилась в крупномасштабную нитевидную структуру современной Вселенной, известную также как «космическая паутина». Так что при тщательном исследовании пространственного распределения галактик все еще можно обнаружить на карте реликтового излучения предпочтительное расстояние в 450 000 световых лет, которое к настоящему времени увеличилось примерно до 500 миллионов световых лет. «Замороженные» осцилляции должны быть различимы до сих пор, даже спустя 13,8 миллиарда лет эволюции Вселенной.

Конечно же, на снимках ночного неба вы не увидите круглых конфигураций из галактик, которые вы могли бы представить себе после просмотра весьма нереалистичных иллюстраций в популярных изданиях, посвященных барионным акустическим осцилляциям. Напомню, что речь идет об очень тонком эффекте на фоне в общем-то гораздо более однородного распределения галактик. Но если вы построите трехмерную карту распределения десятков тысяч галактик и измерите физические расстояния для всех пар, то на полученной в результате так называемой двухточечной корреляционной функции должен быть виден горб, соответствующий взаимному расстоянию 500 миллионов световых лет – как минимум в местной области современной Вселенной. На значительно бо́льших расстояниях, соответствующих более далекому прошлому, осцилляции должны иметь меньшую амплитуду, потому что в ту эпоху Вселенная еще не выросла до современных размеров.

До 2005 года глубина и охват обзоров галактик были недостаточны для убедительного выявления этой характерной картины. К этому времени проявления барионных акустических осцилляций были успешно обнаружены в трехмерном распределении далеких галактик в ходе выполнения Обзора красных смещений галактик 2dF и Слоановского цифрового обзора неба – об этих двух программах уже говорилось в главе 65. Таким образом была обнаружена четкая связь между «пуантилистской» картой реликтового излучения и статистическими свойствами распределения галактик – несомненная связь между «младенческой» фотографией и снимком взрослой дамы. Фрагменты космологической мозаики стали складываться в единую вполне осмысленную картину.

Главный вывод состоит в том, что мы видим прошлое в настоящем. Мощные звуковые волны, распространявшиеся в чудовищно горячей плазме в первые несколько сот тысяч лет космической истории, оставили след в крупномасштабной структуре Вселенной – характерное родимое пятно, которое видно в том числе и на «крапчатой» «младенческой фотографии», полученной в ходе изучения реликтового излучения.

Когда я смотрел на запуск в космос обсерватории «Планк», данные которой позволили впоследствии получить самые точные на данный момент оценки космологических параметров, у космологов практически не осталось сомнений в правильности ΛCDM-модели. Накопление данных, свидетельствовавших о существовании темной материи, происходило медленно, но верно на протяжении многих десятков лет. В 2009 году также уже нельзя было игнорировать и такой недавно появившийся на теоретической сцене персонаж, как темная энергия. Космологическая модель ΛCDM дала нам стройное описание состава и эволюции Вселенной, которое прекрасно согласуется со всем массивом наблюдательных данных, а также с результатами последних модельных расчетов на суперкомпьютерах. Ни одна другая модель Вселенной не может сравниться с ней в успешности.

И все же я не могу избавиться от мучающей меня мысли «а что, если…» А что, если космологи гоняются за химерами? Ведь в конечном счете все до единого свидетельства в пользу существования темной материи и темной энергии косвенные. Никто еще не обнаружил ни одной частицы темной энергии и не получил прямых измерений ускоренного расширения пространства. У нас есть только косвенные