© "Семь искусств"
  август 2017 года

Борис Штерн: Прорыв за край мира

Еще в 1970 г. Я.Б.Зельдович аналитически показал, что положительная флуктуация плотности собирается в плоский блин (термин «блины» прижился надолго). Таким образом, структура из пересекающихся блинов была предсказана еще до своего открытия.

Борис Штерн

Прорыв за край мира

О космологии землян и европиан (главы книги)
(продолжение. Начало в №4/2017 и сл.)

Рябь Вселенной

Пока мы описали только часть сценария возникновения Вселенной. Ту часть, которая объясняет, откуда взялись начальные условия, давшие огромную однородную Вселенную с богатым содержимым. Но есть и другой вопрос, который поначалу казался не столь фундаментальным: откуда взялись галактики, их скопления и более крупная структура Вселенной, называемая крупномасштабной. Этот вопрос встал во весь рост в 70-х годах, и он тоже относится к начальным условиям при возникновении Вселенной: без неких первичных неоднородностей все наблюдаемое великолепие не смогло бы появиться.

 Как выглядит современная Вселенная. Она однородна в целом, на больших масштабах, скажем, на расстояниях 300 мегапарсек (миллиард световых лет) однородность выполняется с хорошей точностью. На меньших масштабах есть галактики, скопления галактик и так называемая, крупномасштабная структура, похожая на трехмерную сеть с перепонками. Нечто ячеистое неправильной формы. Самый большой масштаб этих неоднородностей —  примерно 100 мегапарсек (300 миллионов световых лет). Крупномасштабная структура была выявлена на трехмерных картах распределения галактик в 80-х годах.

Структура Вселенной

Крупномасштабная структура Вселенной по данным Слоановского цифрового обзора неба (Sloan digital sky survey). Изображен «срез» неба раствором 2.5 градуса. Темные сектора — плоскость Галактики, где наблюдения затруднены из-за пыли. Оранжевыми точками обозначены эллиптические галактики, зелеными —  остальные. Некоторые массивные и плотные скопления галактик приобретают вид радиально направленных черточек из-за большого разброса скоростей галактик в скоплении —  эти скорости добавляются к измеренному красному смещению

Пространство внутри ячеек, между перепонками, называется войдами — там практически нет галактик. Толщина стенок —  около одной десятой от их размера. Там, где стенки пересекаются, плотность еще выше, а в узлах находятся гигантские скопления галактик.

Контраст плотности в этой структуре довольно велик. В стенках плотность вещества на порядок больше, чем в войдах. В волокнах на пересечении стенок — еще на порядок выше. А в узлах, где находятся гигантские скопления галактик, плотность порядка на три выше средней. Откуда взялась эта сеть, скопления галактик, сами галактики? Оказывается, если бы Вселенная изначально была бы абсолютно однородной, эта структура не смогла бы возникнуть.

Любая среда, заполняющая пространство, подвержена гравитационной неустойчивости, носящей имя Джинса. Любые сгущения стремятся сжаться под действием собственного тяготения. Сжатию может препятствовать давление среды, но если неоднородность имеет достаточно большой размер (критический размер Джинса пропорционален скорости звука в среде), то сгущение начинает сжиматься — сначала по экспоненциальному закону, затем при ряде условий может перейти в режим свободного падения. Именно неустойчивость Джинса привела к образованию звезд в галактиках.

В случае расширяющейся Вселенной неустойчивость работает иначе. Возмущения растут медленнее: не по экспоненте, а линейно — контраст возмущений растет линейно с масштабным фактором Вселенной. В какой-то момент, когда сгущение становится гравитационно-связанным, рост становится нелинейным, причем на стадию нелинейности раньше выходят неоднородности меньшего размера —  галактики и скопления галактик. А еще раньше —  первые звезды, которые были гигантскими.

Эксперимент "Миллениум"

Результат численного эксперимента «Миллениум», в котором моделировался рост первичных возмущений из-за гравитационной неустойчивости, вплоть до образования галактик и их скоплений. Каждая точка на рисунке — галактика. Яркие пятна —  большие скопления галактик. Архив изображений института Макса Планка (MPA)  

Ячеистая структура из стенок и войдов не успела выйти на нелинейную стадию (и уже не выйдет). Как она образовалась? — Трудно допустить, что начальные возмущения плотности имели такую хитрую структуру. Ответ прост: крупномасштабная структура является сетью каустик.

 Подобное явление можно наблюдать на стене, куда падает свет, отраженный от поверхности воды с легкой беспорядочной рябью. Или, то же самое —  световая картина на мелком дне. Мы видим подвижную сетку из ярких полос. Именно сеть, а не плавные переливы яркости, подобные самой ряби. Помните, что писал Николай Гумилев про жирафа: «И шкуру его украшает волшебный узор, с которым равняться осмелится только луна, дробясь и качаясь на влаге широких озер» — это в точности про сеть каустик в отражении от ряби, на которую действительно похожа раскраска жирафа. Математически суть «волшебного узора» и крупномасштабной структуры одна и та же, только на воде фокус происходит с углом отражения или преломления, а в случае крупномасштабной структуры —  со скоростями и расстояниями —  гравитационная неустойчивость в расширяющейся Вселенной работает так, что вещество одновременно прибывает на ближайшую плоскость сгущения.

Еще в 1970 г. Я.Б.Зельдович аналитически показал, что положительная флуктуация плотности собирается в плоский блин (термин «блины» прижился надолго). Таким образом, структура из пересекающихся блинов была предсказана еще до своего открытия. Впоследствии, путем моделирования с привлечением все возрастающих вычислительных ресурсов, ячеистая структура была воспроизведена во всем великолепии.

 Ни ячеистая структура, ни галактики, ни их скопления не смогли бы возникнуть, если ранняя Вселенная была бы совершенно однородной. Известный закон роста возмущений диктует, что для появления наблюдаемой структуры, контраст неоднородностей плотности в эпоху рекомбинации должен быть чуть больше одной тысячной: Вселенная с тех пор расширилась в 1000 раз, и контраст должен был вырасти в 1000 раз, чтобы стать порядка единицы и перейти в нелинейную стадию, образовав галактики.

 Эпоха рекомбинации важна здесь потому, что у нас есть «фотография» Вселенной этого возраста (380 тысяч лет) —  карта реликтового микроволнового излучения. Значит, мы должны видеть эту затравочную «рябь» на карте реликта! Причем, неоднородности температуры реликтового излучения вроде должны быть того же порядка, что и контраст плотности, хотя и не точно такими же: при переводе одного контраста в другой замешан ряд нетривиальных эффектов.

 В 70–80-х годах сложилась довольно напряженная ситуация. Уже делались измерения реликтового излучения с хорошей чувствительностью. Однако, оно выглядело однородным, даже, когда уровень чувствительности в одну тысячную, был достигнут на наземных радиотелескопах. Тогда наиболее чувствительной установкой был РАТАН-600 на Северном Кавказе (радиотелескоп Академии наук диаметром 600 м). Первый результат, доложенный руководителем научной программы радиотелескопа, Юрием Парийским вызвал недоверие. Получалось, что неоднородностей температуры реликтового излучения нет на уровне 10-4. А как же тогда образовались галактики!? Кое-где раздавался ропот, что данные неверны. Но вскоре результат об отсутствии неоднородностей с контрастом 10-4 был подтвержден на других радиотелескопах. А предел по данным РАТАН-600 был снижен до уровня 10-5 и даже меньше. Это заставило изрядно поволноваться космологов —  вырисовывался самый настоящий кризис. Почва уходила из-под ног: мы видим галактики и их скопления, точно знаем, как развиваются неоднородности, но не видим того, из чего они должны развиваться.

  1. Темная материя, спасительная и неуловимая

Здесь на сцену вышла темная материя. Примерно в то же время стало ясно, что галактики существенно тяжелей, чем составляющие их звезды, газ и пыль. В галактиках есть что-то еще, поскольку они вращаются слишком быстро — требуется большая масса, чтобы своим тяготением уравновесить центробежную силу. Появился даже кандидат на роль темной материи —  нейтрино. Если у нейтрино есть небольшая масса, то реликтовые нейтрино, подобные реликтовым фотонам, но уже медленные из-за своей массы, могут скапливаться в галактиках и делать их тяжелее. Как раз кстати появился экспериментальный результат дававший массу нейтрино около 30 электронвольт —  даже больше, чем требовалось. Как выяснилось, результат был неверным, но идея о массивном нейтрино продолжала носиться в воздухе —  она, по крайней мере, смягчала кризис.

Если у нейтрино есть масса, например 10 электронвольт, то во времена рекомбинации газ нейтрино составлял большую часть массы Вселенной. И что важно, нейтрино были уже медленными еще задолго до рекомбинации. Гравитационная неустойчивость на большом масштабе неоднородностей начала работать для них раньше, чем для обычного вещества (нейтрино очень слабо взаимодействуют и распространяются во Вселенной свободно начиная с первых секунд после Большого взрыва). Поэтому к моменту рекомбинации они могли создать большие ямы гравитационного потенциала (в пересчете на современную Вселенную 20 мегапарсек и больше), куда потом стечет обычное вещество, образовав крупномасштабную структуру. С помощью нейтрино удавалось свести концы с концами, если первичные неоднородности, запечатлевшиеся в реликтовом излучении были на уровне одной десятитысячной. Но этот уровень был уже пройден — на нем не было никакой анизотропии!

 Выход мог быть лишь один: темная материя состоит из неизвестных частиц почти не взаимодействующих с обычным веществом, скорее всего гораздо более тяжелых чем нейтрино, более тяжелых, чем протоны. Из таких частиц, чтобы в первые минуты Вселенной они уже были медленными. Подобная темная материя получила название «холодной». В этом случае контраста начальных неоднородностей чуть больше, чем 10-5 хватает для того, чтобы к моменту рекомбинации темная материя успела скомковаться до контраста 10-3, необходимого для образования галактик. Обычное вещество потом потянется за темной материей. При этом, сеть каустик, о которой шла речь выше, образуется именно темной материей, и лишь потом обычная барионная материя стягивается в эту сеть и подсвечивает ее образовавшимися звездами. Так и возникает крупномасштабная структура.

Получается так: первичные неоднородности (их происхождение обсуждается ниже) имели амплитуду 5 10-5 (современная оценка) —  как в темной, так и в обычной материи. До эпохи рекомбинации обычная материя осталась с тем же контрастом —  в ней слишком большое радиационное давление и нет условий для развития гравитационной неустойчивости. А в холодной темной материи —  условия есть! Поэтому до эпохи рекомбинации она могла увеличить свой контраст почти на два порядка. Но не больше —  на большее не хватает времени! Значит, первичные неоднородности, а значит и неоднородности обычного вещества к моменту рекомбинации, а значит и анизотропия реликтового излучения, которые близки по величине, не могут иметь контраст меньше чем 10-5! Это противоречило бы факту формирования галактик. Анизотропия 10-5 (которая традиционно обозначается как дисперсия температуры излучения T/T) была последним рубежом дальше которого теория не могла отступать — за этим рубежом начиналась мистика. А из заявлений команды РАТАН-600 следовало, что этот рубеж уже пройден. Перед космологией, как наукой, замаячила суровая проблема. Почва уходила из-под ног: мы видим галактики и их скопления, точно знаем, как развиваются неоднородности, но не видим того, из чего они должны развиваться. Казалось, еще немного и останется только развести руками: космология, как наука не работает —  никто ничего не понимает.

Проблема рассосалась к концу 80-х, началу 90-х годов. Серия экспериментов в космосе (Реликт, COBE) показала, что неоднородности реликтового излучения существуют, и их амплитуда как раз порядка 10-5, чуть выше. Наука выстояла!

Что касается данных РАТАН-600, то похоже просто произошла некоторая путаница в определениях величин. Сейчас видно, что РАТАН-600 не мог достигнуть уровня 10^-5 — этому препятствовали существующие фоны галактического происхождения и аппаратные шумы.

Тем не менее, напряженность, вызванная долгим ожиданием открытия анизотропии реликтового излучения (в которую внес свою лепту РАТАН-600) сыграла большое значение, приведя теоретиков в тонус, заставив их как следует разработать модель холодной темной материи. В частности, поэтому обнаружение анизотропии реликтового излучения было встречено во всеоружии.

 Abell 1689

Центральная часть массивного скопления галактик Abell 1689. Голубые дуги — изображения галактик, находящихся за скоплением, растянутые и усиленные из-за эффекта гравитационного линзирования. С помощью подобных дуг измеряют массу скопления и даже распределение массы по его площади. Из этих оценок видно, что для объяснения огромной массы скопления не обойтись без темной материи, превосходящей обычную по своей доле в несколько раз.

В существовании темной материи не сомневается никто из ученых: она очень нужна в космологии и астрономии, причем точно ставит все на свои места. Известно, сколько ее, примерно известно, какими свойствами она должна обладать. Но в современной физике частиц темная материя остается загадкой. В стандартной модели элементарных частиц нет ничего похожего на темную материю. Она требует новой физики. Есть теории, имеющие статус гипотез, где такие частицы существуют. В принципе, темная материя может быть найдена, если она хоть как-то связана с обычной. Если она, пускай слабо, взаимодействует с обычными частицами, ее можно зарегистрировать в больших детекторах, расположенных глубоко под землей. В других экспериментах пытаются обнаружить поток нейтрино из центра Земли или от Солнца — частицы темной материи могут скапливаться там под действием тяготения и аннигилировать друг с другом, рождая нейтрино. Пока ничего не нашли.

Столкновение

Столкновение двух скоплений галактик. Наложены три изображения: оптическое (галактики), рентгеновское (розовый цвет — горячий газ) и реконструкция распределения массы (синий цвет), сделанная с помощью гравитационного линзирования. Галактики с их звездами свободно прошли друг через друга и с ними — облака темной материи, в которых заключена основная масса (два синих облака). А газ скоплений, который по массе на порядок превосходит звезды галактик, неупруго провзаимодействовал —  облака газа отстали от своих скоплений.

Если темная материя распадается на обычные частицы, в частности, на гамма-кванты, последние можно обнаружить в космосе. Утверждалось, что вклад от распада темной материи видят в данных космического гамма-телескопа EGRET. Оказалось, это результат неправильного учета свойств детектора. Утверждалось, что космический спектрометр PAMELA видит избыток позитронов, каковой объясняется распадом темной материи. Оказалось, позитроны неплохо объясняются обычными астрофизическими источниками. Утверждалось, что новый большой космический гамма-телескоп «Ферми» видит особенность в спектре электронов больших энергий. После тщательной калибровки инструмента особенность рассосалась. Наконец, в данных «Ферми» нашли пик в спектре гамма-квантов высоких энергий, летящих от центра нашей Галактики. Это приписали аннигиляции частиц темной материи. Уже вышли десятки если не сотни работ на это тему. Автор недавно (в январе 2013) собственноручно проверил этот пик по открытым данным — вместо того, чтобы стать более значимым за последний год наблюдений, пик практически рассосался. То есть это была статистическая флуктуация.

Таким образом, темная материя пока старательно ускользает от нас.

  1. Сверхскопления галактик, как результат квантовых эффектов

Итак, современная структура Вселенной, включая скопления галактик и сами галактики, выросла из небольших флуктуаций плотности, которые прекрасно отражены на карте реликтового излучения. Далее приходится задаться вопросом — откуда взялись эти затравочные неоднородности. Мы видим их в эпоху рекомбинации, мы видим, что их амплитуда была порядка 10-5. До этой эпохи возмущения барионной компоненты вырасти практически не успели —  они были такими с самого начала. С какого начала? Что породило эти флуктуации?

Оказывается, космологическая инфляция умеет делать и это.

Напомним, что в квантовой механике любое поле имеет нулевые (вакуумные) колебания, которые обычно не наблюдаемы. Скалярное поле, вызывающее инфляцию — тоже. Но при разных видах воздействия, вакуумные колебания могут становиться реальными флуктуациями полей — волнами, частицами — в зависимости от конкретной ситуации.

 Ускоренное расширение пространства — один из видов такого воздействия. Вакуумное колебание поля имеет шанс превратиться в реальную флуктуацию, если пространство за период колебания данной частоты существенно расширится. Именно это и происходит при космологической инфляции.

Напомним, скорость расширения выражается, через постоянную Хаббла Н, для случая инфляции a = ao eHt , где а — расстояние между произвольной парой точек пространства (масштабный фактор, определенный с точностью до постоянного множителя). Обратная величина 1/H — время за которое все расстояния в расширяющемся пространстве увеличиваются в е раз (для простоты слога ниже будем пользоваться словом «удвоение»).

Величина Н пропорциональна квадратному корню из плотности энергии скалярного поля. Если «мотором» инфляции (инфлатоном) является поле, связанное с физикой великого объединения (как поле Хиггса связано с физикой электрослабого взаимодействия), то естественное значение Н, выраженное в планковских единицах — где-нибудь 10-6, а время удвоения расстояний — 106 планковских времен, т.е. 10-37 секунды. Это не обязательно точно так, просто остановимся на этих числах, как на вероятной возможности.

При такой инфляции наиболее эффективно «реализуются» флуктуации с периодом порядка тех же 10-37 секунды или характерного размера 10-27 сантиметра. Меньшие по размеру флуктуации не генерируются. Большие —  генерируются, но с меньшей амплитудой, поэтому можно считать, что основные флуктуации инфлатона происходят именно на масштабе 10-27 сантиметра. Какова их амплитуда? Очень грубо, ее относительная величина порядка Н ~ 10-6. Более точное значение зависит от конкретной зависимости V(f).

Итак, самые сильные квантовые возмущения скалярного поля, раздувающего вселенную, рождаются с размером около 10-27 сантиметра. Через каждые 10-37 секунды их размер удваивается. Через 10-36 секунды увеличивается в 1000 раз. А все это время это время возникают новые флуктуации исходного размера. Работает своеобразный конвейер —  флуктуации рождаются все время, пока продолжается инфляция, возникают и растягиваются. А их амплитуда при этом не меняется, как не меняется и само поле. Допустим, инфляция продолжается 10-35 секунды —  это вполне вероятно (равно, как и 10-32 секунды, может быть и больше). За это время происходит сотня удвоений размера первых флуктуаций. Это рост на 30 порядков. Самые первые флуктуации растягиваются до размера 10 метров. Цифра —  условная, поскольку если инфляция продлится вдвое дольше —  максимальный размер флуктуации намного превзойдет современный размер горизонта Вселенной. Итак, в результате инфляции имеем к ее концу спектр возмущений поля с одинаковой амплитудой, простирающийся от 10-27 сантиметра до макроскопических величин. Такой спектр (амплитуда не зависит от длины волны) называется плоским. Или спектром Гаррисона-Зельдовича по имени авторов, впервые предположивших, что первичные флуктуации описываются таким спектром, еще задолго до появления концепции космологической инфляции.

Инфляция заканчивается «скатыванием» инфлатонного поля к нулю, причем это скатывание происходит с ускорением. В конце инфляции все флуктуации усиливаются в результате переходного процесса до относительных амплитуд плотности 5 10-5 (среднеквадратичное отклонение). С таких значений впоследствии начинается их эволюция.

Картина квантового рождения первичной ряби Вселенной была впервые и довольно исчерпывающе изложена в работе Вячеслава Муханова и Геннадия Чибисова в 1981 году. При этом они опирались на сценарий Старобинского.

Итак, по завершении инфляции Вселенная перешла на обычный режим расширения по инерции — по сценарию Фридмана. Все ее содержимое к этому моменту было «сотворено» — все частицы, правда, имевшие другой тип, чем сегодня. Ее температура была порядка 1016 ГэВ, если измерять ее в единицах, привычных для физиков высоких энергий, или 1029 градусов Кельвина. С тех пор она расширилась почти на 29 порядков. Положительные флуктуации плотности, имевшие размер в десяток микрон на конец инфляции, превратились в гигантские скопления галактик, содержащие сотни триллионов звезд. Напомним, еще раньше десятимикронная флуктуация появилась, как квантовый эффект на масштабе 10-27 см. Таким образом, любое скопление галактик, любая галактика —  прямой потомок микроскопической квантовой флуктуации, растянутой до микронных размеров за время инфляции и еще на 29 порядков — по инерции после ее окончания.

  1. Логарифмическая история Вселенной

Попытка представить огромное скопление галактик, спрессованное в сферу диаметром 10 микрон, перекручивает мозг в бараний рог. Если без предисловий рассказать про данный факт человеку, далекому от космологии, он скорее всего скажет, что это ерунда, что такого быть не может — здравый смысл протестует! При этом никаких рациональных аргументов против человек сформулировать не сможет. Чтобы урезонить здравый смысл, надо приучить его к логарифмической шкале явлений. Кстати, шкала, доступная непосредственному восприятию человека не как уж коротка. Безо всяких устройств наш глаз способен окинуть сотню километров ландшафта, оценив расстояние, и разглядеть детали в одну десятую миллиметра. Это —  девять десятичных порядков. Во времени человек воспринимает даже больший диапазон —  от десятой доли секунды почти до века —  десять порядков. История Вселенной простирается от планковского времени (10-43 с) до нынешнего (4 1017 с) —  60.5 порядков. Нынешний размер Вселенной неизвестен —  он может быть как 1031 так и 10100 сантиметров. Но можно взять за максимальный масштаб размер современного горизонта 5 1028 сантиметра. Тогда диапазон расстояний, начиная от планковского масштаба и кончая горизонтом —  61 порядок. Теперь можно изобразить историю Вселенной в дважды логарифмической шкале. Для начала изобразим судьбу квантовых флуктуаций —  как они росли и развивались после инфляции.

История Вселенной

История Вселенной после инфляции в дважды логарифмическом масштабе. Линиями показано, как менялся со временем размер области пространства, ставшего видимой частью Вселенной (горизонт), большой галактикой (сгусток Х) и первыми гигантскими звездами. Вертикальные пунктиры показывают фазовые переходы материи во Вселенной. Наклонный

Здесь важно выбрать удобную систему отсчета для времени. Мы не знаем, сколько времени продолжалась инфляция — как показано в части IV, ее продолжительность могла быть любой. По сути, у нас есть только одна точка, за которую мы можем зацепиться — окончание инфляции и переход к фридмановской стадии. Треки на рисунке 27.1 начинаются от времени 10-37 секунды характеризующего темп инфляции —  это условность, на самом деле переход от инфляции к фридмановскому расширению происходил не мгновенно. Саму инфляцию откладываем в отрицательную область, нуль будет ее окончанием. Ее удобней изображать в линейной шкале на отдельном рисунке (рис.27.2).

 Когда инфляция заканчивается, треки выходят на степенную зависимость a ~ t1/2 (степенной закон в дважды логарифмической шкале выглядит как прямая линия с наклоном, равным показателю степени). Такой закон расширения возникает из решения уравнения Фридмана для вселенной, в которой доминируют ультрарелятивистские или безмассовые частицы. Такая ситуация продолжается до t~3 1012 секунд (80 тысяч лет, незадолго до эпохи рекомбинации), после чего в балансе энергии Вселенной начинают доминировать холодные частицы (темная материя и барионы). При этом меняется уравнение состояния Вселенной —  давление падает почти до нуля, и закон расширения меняется на a ~ t 2/3 (см. главу 13).

В самом конце добавляется новое экспоненциальное расширение, связанное с темной энергией, но пока оно слишком мало, чтобы его можно было увидеть в масштабе рисунка.

 Прямая линия, пересекающая весь рисунок —  размер горизонта. При инфляции практически все флуктуации плотности, кроме самых последних, очень быстро растягиваются за пределы горизонта и таким образом замораживаются. Возмущение не может эволюционировать, когда оно распределено по множеству причинно не связанных областей. После инфляции расширение становится медленней роста горизонта, и флуктуации вновь входят под горизонт —  сначала те, что поменьше, потом большего размера. Скорость роста масштабов увеличивается на отметке времени 80 тысяч лет и приводит к формированию наблюдаемой структуры уже в возрасте Вселенной во многие миллионы и миллиарды лет —  в довольно узкой полосе в масштабе рисунка. Об этом более подробно рассказано в следующей главе.

Неоднородности

Рост масштабов неоднородностей во время инфляции. Сиреневая полоса обозначает пространственный масштаб, на котором все время до t = 0 рождаются квантовые флуктуации. Линии показывают, как растут неоднородности, соответствующие будущим знакомым нам объектам. Поскольку продолжительность инфляции не имеет четкого ограничения, она могла продолжаться и 1000 единиц времени — тогда треки роста первых флуктуаций придут к t = 0 на метр выше начала координат, достигнув значения порядка 10500 см —  вполне возможно что Вселенная имеет такой или еще больший размер. Линии для простоты изображены прямыми —  на самом деле, при подходе к t = 0 темп инфляции снижается, и линии плавно загибаются.

Наша эпоха, когда существуют планетные системы и возможна жизнь в данном масштабе не больше ширины штрихов линии, обозначающей современную Вселенную на рисунке 27.1 (справа). А между стадией инфляции и электрослабым фазовым переходом лежит самая долгая в логарифмическом плане эпоха, про которую мы мало что можем сказать. Есть подозрение, что в эту эпоху не происходило ничего интересного: по своей температуре эпоха соответствует так называемой «великой энергетической пустыне» — области от сотен ГэВ до 1016 ГэВ. Вероятно где-то там сформировалась барионная асимметрия, возможно жили разнообразные суперсимметричные партнеры нынешних частиц —  фотино, скварки… Конечно, никто не даст голову на отсечение, что и посередине пустыни происходило что-то интересное, просто это никак не просматривается из физики частиц в ее современном состоянии.

Могли ли на этом логарифмически-длиннейшем отрезке истории случиться «Воспоминанья, войны, троны и память сорока веков?» Для этого прежде всего нужны частицы с массой на много порядков превосходящей температуру Вселенной. Сейчас температура 3 10-4 эВ — масса электрона на 9 порядков больше. В принципе, такие частицы могли остаться от эпохи окончания инфляции — с массой чуть меньшей, чем масштаб великого объединения, скажем 1015 ГэВ. Допустим, есть какой-то закон сохранения, заставляющий эти частицы жить долго, например 1 наносекунду — до конца эпохи энергетической пустыни. Вполне возможно, что они могли бы  образовывать что-то вроде атомов и молекул.

Однако, первая проблема заключается в том, что этих частиц оказалось бы маловато внутри горизонта Вселенной того времени. К концу эпохи энергетической пустыни таких частиц внутри горизонта оказалось бы где-то 1050 —  на 30 порядков меньше, чем барионов внутри нынешнего горизонта. Это число примерно того же порядка, что число барионов в Земле. Явно мало, учитывая, что пространство внутри горизонта быстро расширяется.

 Следующая проблема заключается в том, что эти частицы не успели бы сконденсироваться в космические тела. И, наконец, достаточно ли десяти наносекунд для эволюции структур, в их естественном масштабе времени? Вопрос о том, что такое естественный масштаб времени не так прост, но вероятно для очень грубой оценки можно использовать единицы атомного времени, определяемого c помощью принципа неопределенности как t ~ h\ /E, где Е — энергия связи электрона в атоме. Для внешних оболочек в атоме примем E = 10 электронвольт, тогда характерное атомное время будет 10-16 сек. За последние 3 миллиарда лет (1017 с) прошло 1033 атомных времен. Этого хватило на все.

Энергия связи электрона в атоме по меньшей мере на 5 порядков меньше массы электрона. Наши гипотетические частицы эпохи конца Великой энергетической пустыни имеют массу не более 1015 ГэВ, и если следовать аналогии, то энергия связи в гипотетических атомах должна быть не больше 1010 Гэв. Соответствующее атомное время —  10-34 секунды. В таком случае за интересующую нас эпоху в 1 наносекунду прошло 1025 атомных времен, что соответствовало бы 30 годам в пересчете на наши атомы. Явно мало.

 Таким образом, за длинную, богатую метаморфозами логарифмическую историю Вселенной только наш короткий интервал в полпорядка богат на сложные эволюционирующие структуры. А гораздо больший интервал в 14 порядков и правда остается пустынным.

  1. Судьба сгустка Х

Итак, инфляция приготовила затравочные возмущения плотности энергии. Они растягивались в пространстве, покрывая огромный диапазон размеров и имели примерно одинаковые амплитуды на всех масштабах. Это изложено в общих чертах в главе 24, а сейчас попробуем проследить более подробно судьбу одной положительной флуктуации плотности, которая при окончании инфляции имела размер около микрона. Назовем эту флуктуацию «сгусток Х», хотя слово «сгусток» на тот момент является некоторым преувеличением — его контраст, т.е. относительное превышение плотности всего около 5 10-5 (взяли среднеквадратичное отклонение).

 При тех параметрах инфляции, которые мы приняли в главе 24, сгусток Х родился размером 10-27 см и раздулся на 24 порядка за 70 удвоений масштаба. По времени это заняло чуть меньше 10-35 секунды, отделяющих конец инфляции от момента рождения сгустка Х. Если следовать нашим допущениям, то при рождении сгусток Х имел массу примерно 10 грамм, а по выходу из инфляции —  1071 грамм при почти микроскопическом размере, что на много порядков больше массы наблюдаемой части современной Вселенной. Избыток его массы над окружением тоже превосходил все мыслимые величины. Но этот микронный сгусток не мог сколлапсировать в черную дыру: он расширялся со скоростью на много порядков большей скорости света, что не противоречит специальной теории относительности, поскольку сгусток Х был растянут на огромное число причинно не связанных областей. По этой же причине его контраст оказался замороженным: одни части сгустка Х ничего не знали о других частях, не чувствовали их тяготения —  он как будто оказался разбит на огромное множество независимых вселенных.

Но со временем ситуация изменилась. Размер сгустка Х, как и масштабный фактор Вселенной, увеличивался, как корень квадратный из времени. А размер горизонта рос пропорционально времени. Когда-нибудь пропорциональная зависимость обязательно перешибет корневую. Для сгустка Х это произошло в возрасте Вселенной около трех месяцев. Он оказался внутри горизонта и приобрел причинную связность: разные части сгустка почувствовали тяготение друг друга. В этот момент сгусток сильно потерял в массе (энергии), которая составляла уже 1049 грамм или 1016 масс Солнца. Потеря массы связана с работой по расширению Вселенной, совершаемой давлением вещества. Энергия сгустка Х (а его масса m = E/c2 складывалась из энергии ультрарелятивистских частиц) пошла на уменьшение его отрицательной гравитационной энергии связи.

С этого момента контраст сгустка благодаря его самотяготению начал расти.

 Мы хорошо знаем состав Вселенной той поры. Он складывался из водородно-гелиевой плазмы, фотонов, почти безмассовых нейтрино, и медленно движущихся частиц темной материи. Львиная доля энергии-массы заключалась в фотонах и нейтрино. Они (как и связанная с фотонами плазма) не могли поддаваться самотяготению из-за своего огромного давления. А темная материя могла подчиняться гравитации, поскольку была не зависима от фотонов и обладала ничтожным давлением. Именно ее контраст начал расти, правда, медленно —  как логарифм времени. В первые месяцы доля темой материи была ничтожной —  порядка одной тысячной от плотности энергии фотонов с нейтрино. Но соотношение росло в пользу темной материи: ее количество в сопутствующем объеме не менялось, а фотоны с нейтрино остывали, и их вклад уменьшался.

Паритет наступил в возрасте 80 тысяч лет. К этому моменту логарифмический рост довел контраст сгустка до 3 10-4. При этом изменилось уравнение состояния Вселенной, ее расширение пошло по другому закону: масштабный фактор a стал зависеть от времени t как a ~ t 2/3 (до этого, напомним, расширение шло по закону a ~ t ½). А рост возмущений при этом ускоряется еще радикальней: из логарифмического он превращается в линейный. К отметке 80 тысяч лет масса сгустка Х составила порядка 1013 масс Солнца и с тех пор изменилась менее чем в 2 раза —  в массе стала доминировать холодная темная материя, которая никуда не девается. Контраст темной материи продолжал расти, но обычное (барионное) вещество по прежнему не участвовало в гравитационном росте возмущений по той же причине: давление излучения намного превосходило силы самотяготения. Однако, плазма с излучением продолжали жить своей весьма интересной жизнью: они были подвержены акустическим колебаниям плотности. Эти колебания привели к важнейшему эффекту: акустическим (или сахаровским) осцилляциям, которые непосредственно наблюдаются на карте реликтового излучения. Это явление и роль, которую оно сыграло, описаны ниже в главе 28.

В возрасте 380 тысяч лет происходит рекомбинация, барионы «отклеиваются» от фотонов. Реликтовое излучение сохранило и донесло до нас карту распределения плазмы той поры, и мы видим возмущения с амплитудой порядка 10-5. Но реально возмущения плотности темной материи в то время были в сто раз больше и они продолжали расти. Контраст сгустка Х составил 2 10-3 и продолжал расти. После рекомбинации барионное вещество стало вести себя в больших масштабах, как пыль (давление пренебрежимо), и скатываться в ямы гравитационного потенциала, образованные темной материей, догоняя последнюю по амплитуде возмущений. Сгусток Х стал сгустком не только темной, но и обычной материи.

Как только амплитуда возмущений становилась порядка единицы, начинался более быстрый нелинейный рост, заканчивающийся формированием объектов. Со сгустком Х это произошло в возрасте 2– 3 миллиарда лет. Он оказался гравитационно-связанным и перестал расширяться вместе со Вселенной.

Конечно, любой сгусток не был чем-то отдельным — распределение плотности Вселенной было наложением неоднородностей разных масштабов. Сгусток Х сам был неоднородным, включал в себя более мелкие уплотнения. Поэтому он разбился на группу небольших галактик, в которых начали интенсивно рождаться звезды. Возможно, потом эти галактики слились, и часть сгустка Х объединилась в одну большую галактику. Возможно, в нашу.

С другой стороны, он входил в состав какой-то неоднородности большего размера. Из этой неоднородности позже возможно образовалось скопление галактик а из еще большего — стенка крупномасштабной структуры.

Из рисунка 27.1 видно, что возмущения меньшего размера начинают расти раньше, и потому раньше выходят на нелинейный рост. Первые астрофизические последствия дали возмущения, стартовавшие от размера 10-6 см после инфляции (красная линия). В возрасте сотни миллионов лет они вышли на нелинейную стадию и дали начало первым звездам, которые были гораздо больше современных, имея другой химический состав и другие параметры устойчивости.

Эти звезды имели массу около 100 масс Солнца, но масса вещества (вместе с темной материей), вовлеченного в конденсацию каждой из этих звезд была в тысячи раз больше. Неоднородности массы меньше 105 масс Солнца в ту эпоху не могли образовывать объектов из-за значительного давления вещества. Меньшие объекты возникли позже в галактиках. Самыми крупными объектами, которые успели образоваться, стали элементы крупномасштабной структуры, которые не являются гравитационно-связанными и находится на линейной стадии до сих пор.

 Такова судьба микроскопических квантовых флуктуаций метрики пространства, возникших за 10-35 секунды до конца космологической инфляции.

  1. Реконструкция из-подо льда.

Здесь надо перевести дух и вернуться к европианам с их научными проблемами, которые нам, живущим на планете с прозрачной атмосферой, кажутся совсем простыми. Из-подо льда они простыми не кажутся.

Лишенные возможности видеть за пределами ближайших сотен метров, европиане попробовали прощупать окружающее пространство через ледяной панцирь посредством самого панциря. Для этого был предпринят дорогой и длительный эксперимент под названием «Второе дыхание». Он продолжал прошлый эксперимент «Небесное дыхание», который выявил существование Большого Аттрактора огромной массы, вокруг которого обращается Мир.

Между этими экспериментами прошло много времени, и можно сказать — пролегла пропасть, точнее —  кризис цивилизации. Эпоха удовлетворения приказала долго жить, благодаря переходу через критическую точку, предсказанную математиком Хурум Бразом.

Теория была проста до очевидности. Инфраструктура цивилизации ветшает и требует регулярного ремонта. Элементы инфраструктуры взаимосвязаны, и одна поломка влечет за сбой цепную реакцию неполадок. Обычно все идет благополучно, поскольку инфраструктура чинится и модернизируется. Это продолжается до тех пор, пока хватает специалистов, способных чинить и модернизировать. Казалось бы, эти специалисты не должны перевестись даже в эпоху удовлетворения, поскольку существуют детальные писаные инструкции и правила, пользоваться которыми можно выучить последнего идиота. Однако, аварии и поломки бывают как штатные, предусмотренные инструкциями, так и нештатные, когда единственное спасение заключается в специалисте, умеющем самостоятельно принимать решения в незнакомой ситуации. Хурум Браз показал на обильном статистическом материале, что доля подобных нештатных поломок около пяти процентов.

 Но главная заслуга Хурум Бураза заключалась в его теореме о критическом числе специалистов, способных действовать вне рамок инструкций. Как только доля последних упадет ниже 8.2%, число неполадок начинает расти лавинообразно по экспоненте. Вскоре за конечное время (по оценке Хурум Браза за одно поколение) наступает полный коллапс цивилизации и темп аварий и поломок падает до нуля из-за исчезновения предмета неполадок. При этом образование эпохи удовлетворения вело к планомерному снижению числа европиан, способных мыслить самостоятельно, что признавалось даже оппонентами Хурум Браза. Такая способность не соответствовала духу времени и признавалась идеологами эпохи излишней, а то и вредной.

И все же математик ошибся. Он полагал, что критическая точка будет пройдена через пол поколения, тогда как на самом деле она была пройдена уже в момент публикации его статьи. К тому же время достижения коллапса оказалось вдвое короче предсказанного. Таким образом, Хурум Браз получил возможность воочию наблюдать торжество своей теории во всех подробностях, таких, как паническая скупка продуктов, грабежи, голод в городах, расправы над правителями. Цивилизация окончательно рухнула, когда остановились последние электростанции на гейзерных струях — разрушился крепеж турбин из-за коррозии и вибрации, протекли обмотки генераторов.

Однако, потом произошло то, что ученый не предсказал, так как это уже выходило за пределы его компетенции. Цивилизация проявила удивительную живучесть. Шок заставил многих европиан очнуться — они с удивлением обнаружили, что вызубренные в школе сведения — не просто словесные заклинания. Иногда они, будучи применены к окружающей действительности, помогают выживать. Бывшие винтики цивилизации, столкнувшись лицом к лицу с настоящим миром, были вынуждены учиться через кровь и пот, осмысливая знания, добытые предками. Потом этот феномен назовут «шоковой педагогикой».

Стремительность кризиса обернулась быстрым восстановлением. Так, страны разрушенные войной, быстро встают из руин, а медленно деградировавшие цивилизации веками прозябают во мраке. Бывшие инженеры и учителя осваивали выращивание донных моллюсков и питательных растений на самозахваченных клочках поверхности. Вскоре началась стихийная самоорганизация, разделение труда и так далее — все, что уже проходили, только в сотни раз быстрее.

Однажды собралась большая бригада крепких европиан, сделавшая то, что казалось невозможным. Они с помощью воротов, веревок, катков, полозьев со старинной тягловой песней (Ломим ломим жморов дрынь, жморов дрынь! Гнется гнется жморов дрынь, жморов дрынь! И т.п.) водрузили валявшуюся неподалеку турбину на фундамент, обрамлявший мощную гейзерную струю. И когда, закрепив ее уцелевшими шпильками, опустили затвор холостого выпуска, турбина, издав поначалу отвратительный скрежет, выплюнув облако мути, пришла в движение и стала набирать обороты. Потом восстановили обмотки генератора, пропитав их по рецепту предков смолой черного стланика, и генератор заработал. Наконец, оживили гидролизную установку, давшую первое послекризисное топливо. И первый винтоход, бывший среднемерный контейнеровоз по имени «Неукротимый», будучи отремонтирован и заправлен, отправился в триумфальный круиз по оживавшим развалинам.

На подходе к поселениям его встречали стаи бродячих улзеней — сначала издавая испуганно-агрессивный треск и наливаясь багрово красным свечением. Потом, осознавая, что чудовище не обращает на них внимания, любопытные улзени осторожно подплывали. Наконец, будто вспомнив, как встречали винтоходы их предки, начинали радостно носиться вокруг с отрывистым попискиванием, искрясь зелеными вспышками.

Изумленные поселенцы возникали из темноты, светясь бледно-голубым. Половина из них видела живой винтоход впервые. Выслушав парламентеров, они пытались задарить команду самыми вкусными моллюсками и провожали корабль резко вздергивая конечности и вспыхивая голубым светом, что означало высшую степень сердечности в пожелании счастливого пути.

«Неукротимый», уходя с эскортом возбужденно чирикающих искрящихся улзеней, оставлял за собой поселения, зараженные надеждой, переходящей в уверенность: они тоже могут, у них все получится — кончится убогое существование, будет энергия, топливо, яркий свет, медикаменты, связь, защита от мародеров —  они все это сделают сами, размяв руки и объединившись.

С круиза «Неукротимого» восстановление пошло в режиме цепной реакции. Цивилизация возрождалась в новом качестве. Ее героями были уже не звезды масс-медиа, а созидатели. Как только началось восстановление индустрии, взялись за науку. Ее тоже пришлось восстанавливать из руин, но к счастью, кое-что сохранилось. Сохранились ученики докризисных ученых, впитывавшие знания и навыки в условиях, близких к подполью. Остались в живых и в ясном уме даже некоторые из тех ученых, которые сделали себе имя еще до кризиса. Их были единицы, они были весьма стары, но ценились на вес золота.

Одним из первых больших научных проектов и стал эксперимент «Второе дыхание». Он заключался в следующем.

К небу на разных широтах прикрепили несколько так называемых «пищалок» — акустических станций с параболическими тарелками, посылающими звуковые лучи в разных направлениях. Излучатели запитывались от генераторов со стабильной частотой, и сигнал одновременно передавался вниз по кабелю, так что приемники на дне могли запросто регистрировать сдвиг фазы акустического сигнала, определяя смещение с точностью до одного когтя. Причем не только вертикальные смещения, но и горизонтальные. Конечно, точность в коготь была чисто теоретической, практически картину портили конвективные течения. Их пытались измерять и учитывать, в результате точность составила двадцать когтей для горизонтальных и десять когтей для вертикальных перемещений льда.

Но цель была даже не в этих когтях. Она была в поиске периодических смещений. Здесь конвекция вредила не так сильно — периодический сигнал очень хорошо вытаскивается из помех за большое время наблюдений.

Первое открытие заключалось в том, что ледяная оболочка Мира совершала суточные вращательные колебания туда-сюда относительно дна. Небольшие колебания, как раз в плоскости экватора. Здесь было все ясно. Из-за небольшой вытянутости орбиты Мир чуть проворачивался относительно направления на Большой аттрактор. Из-за вытянутости самого Мира, сила тяготения стремилась его чуть-чуть повернуть обратно, причем вращающий момент больше сказывался на ледяной скорлупе, чем на недрах. Так оценили эксцентриситет орбиты — 0.009.

 Следующим достижением стало измерение массы Большого аттрактора. Как уже говорилось выше, для этого надо было измерить разницу в вертикальном дыхании в противоположных точках Мира. Масса аттрактора оказалась равной 40 тысячам масс Мира, а расстояние до него —  200 с небольшим диаметров Мира. Это были поразительные, но ожидаемые открытия.

Неожиданное открытие было закопано в гармоническом разложении движений ледяного панциря. С объявлением результатов тянули до той поры, когда поползли слухи, грозящие свести на нет всю помпезность события. Наконец, было принято решение провести церемонию оглашения не как пресс-конференцию, а как научный семинар, но с приглашенной прессой и прямой трансляцией.

Аудитория имела форму купола, с которого свисали штанги для аппаратуры журналистов и для «швартовки» ученых старшего поколения у которых уже были проблемы с вегетативной регуляцией плавучести — было несколько случаев, когда посереди доклада уснувшие патриархи науки медленно опускались на пол, служивший экраном, и просыпались, подергиваясь и вскрикивая, в лучах проектора. Публика помоложе свободно висела под куполом, изредка перестраиваясь, чтобы не загораживать друг другу экран.

 Семинар открыл высокопоставленный чиновник —  уклониться от этого всегда очень сложно, когда пахнет чем-то важным. К счастью, его пышная речь была короткой, и он передал слово руководителю проекта. Тот без предисловий вывел на экран график, где, слегка подрагивая, шли две кривые, описывая в середине рисунка высокий узкий пик.

 — Что по осям?! —  Закричали из-под купола раньше, чем докладчик успел издать первый звук.

 — Перед вами результат гармонического разложения движений ледяного неба. По горизонтали —  частота в обратных гироскопных сутках, по вертикали —  квадрат коэффициента гармонического разложения. Это называется гармонический спектр мощности. Черная кривая —  экваториальная мода, синяя —  вертикальная, то есть смещения поверхности вверх-вниз. Этот хорошо известный пик на единице отражает наше орбитальное движение вокруг Большого аттрактора, иначе говоря, гироскопные сутки. В дальнейшем я буду опускать прилагательное «гироскопные», которое —  не более чем дань истории. Сутки есть сутки.

Напомню, этот пик есть то, что давно известно под названием «дыхание».

Теперь, едем в более высокие частоты (кривая и числа на оси побежали влево). Вот. Увеличим вертикальный масштаб. Смотрите, какой замечательный пичок! Период — ровно пол суток!

— (Голос сверху) И что с того? Это же всего-навсего вторая гармоника суточного пика.

— Конечно, вторая гармоника, но такова ли это гармоника, какой она должна быть? Мы хорошо умеем считать дыхание и его гармоники. И вот то, что мы посчитали: пунктирные кривые. Это реконструкция того, как должна выглядеть вторая гармоника для вращения нашего Мира по слегка вытянутой орбите вокруг Аттрактора. Пунктиры заметно ниже. То есть амплитуда полусуточного пика больше, чем должна иметь вторая гармоника. Но если с амплитудой еще можно допустить, что мы ошиблись, то в соотношении экваториальной и вертикальной мод ошибиться невозможно. А здесь оно другое! Экваториальная мода выражена сильней. Значит, в этом пике действительно кроме второй гармоники, есть нечто другое. И это нечто… — Докладчик поднял две конечности, что означало «сейчас произойдет самое важное!» — Это нечто прекрасно описывается двойником Мира, движущимся вокруг Аттрактора по орбите меньшего радиуса с периодом ровно в половину суток! (Шум в аудитории).

— С какой стати у него период оказался ровно в два раза меньше?

— С такой стати, что есть резонанс Хруам Мзеня и здесь для него все условия. Кстати резонанс не обязательно должен быть 1 к 2. Соотношение периодов орбит может быть любая дробь — 2/3 или 3/5, например. Резонанс ½ — самый сильный, конечно.

— (Голос со штанги) — Между прочим, я этот резонанс описал на 5 периодов раньше Хруам Мзеня, почему меня никто не упоминает?

— Ты имеешь в виду твою статью про движение двух тел в центральном поле с возмущениями? Читал. Ну нет там ничего про резонанс. Формулы правильные и много. Но про резонанс нет ничего.

— А надо в формулах лучше разбираться — из них все следует!

— Ты хочешь, чтобы читатель доделал за тебя работу и сделал вывод, до которого ты сам не додумался? И чтобы тебе еще присудили приоритет? Хруам Мзень все четко и ясно разложил по полочкам… (Председательствующий прерывает дискуссию, предлагая закончить ее в кулуарах).

— Так, идем дальше. Значит, масса этого двойника чуть больше, чем масса нашего мира. Он движется в той же плоскости, поскольку есть сильная экваториальная мода, а меридиональной нет вообще. Теперь идем в другую сторону (кривые бегут вправо), увеличиваем вертикальный масштаб… Вот! Симпатичный пичок, период — почти ровно двое суток. Половинной гармоники здесь быть не может! Еще один мир на большей орбите! Опять почти в резонансе с нашим. Этот будет потяжелее нашего раза в три (шум в аудитории). Меридиональной моды опять нет.

Но и это еще не все. Вернемся к главному пику. Вот здесь справа от пика что-то, похоже, тоже есть. Увеличим масштаб. Видите бугорок — он почти статистически значим. Частота на двадцать с лишним процентов меньше, чем у главного пика — тут заведомо не может быть никаких гармоник. Надо продолжить измерения, и если эта деталь подтвердится, значит есть и четвертый мир с периодом обращения 4.7 суток.

Итак, имеем систему по меньшей мере из трех, а вероятно из 4 миров, вращающихся вокруг Большого аттрактора в одной плоскости. Наш Мир — второй и видимо самый маленький. На протяжении долгой истории цивилизации считалось, что он объемлет все сущее. Теперь мы знаем его настоящее место. Но знаем не до конца. Есть еще Внешний источник, вокруг которого вероятно вращаются такие же системы. Но об этом мы можем только гадать. Только гадать — до тех пор, пока не пробурим лед.

Более того. Теперь мы знаем ответ еще на один вопрос. Почему наш Мир теплый? Откуда берется энергия извергающихся вулканов? Вроде бы ответ уже был известен: из-за того, что орбита Мира чуть вытянута, поэтому под тяготением Аттрактора Мир дышит, отчего греется изнутри. Это так, но почему Мир долго сохраняет вытянутую орбиту? Ведь из-за трения, вызванного дыханием недр, орбита со временем должна стать точно круговой. Наш Мир очень древний, судя по тому, что значительная часть урана в кристаллах успела превратиться в свинец. Его возраст во много раз превышает то время, за которое орбита стала бы точно круговой, и Мир замерз. Теперь мы знаем ответ, почему этого не произошло: три мира, обращающиеся в резонансе, раскачивают орбиты друг друга, не дают им стать круговыми.

 Есть вопросы?

— А может ли на этих мирах быть жизнь подобная нашей?

— Для ответа на этот вопрос надо знать, насколько вытянуты их орбиты. От этого зависит, сколько в их недрах выделяется тепла. Если у всех эксцентриситет такой же, как у Мира, то на первом должны быть расплавлены недра, должно быть очень много извержений. Непонятно, может ли он быть покрыт при этом водой. Скорей всего нет. Третий и тем более четвертый миры греются слишком слабо. Там вероятно только лед и скальные недра, без жидкой воды. Но это если эксцентриситеты орбит одинаковые.

— Ты сказал «пока не пробурим лед»… А это в принципе осуществимо?

— Появилась надежда. В северо-западном секторе есть мощный вулкан, который извергался десять-пятнадцать периодов назад. Как оказалось, над ним на небе протаял лед и образовался купол. При этом главное не то, что бурить меньше, а то, что в куполе скопилась смесь метана с этаном. Они не замерзают даже при той температуре, которая должна быть у наружной поверхности льда. Значит, проблема замерзания скважины снимается. Но задача остается чудовищно сложной.

Председатель предложил поблагодарить докладчика. Раздалось синхронное гуканье, означавшее на языке европиан аплодисменты. Вдруг гуканье резко усилилось, переходя на более высокий тон, что соответствует бурной овации. Докладчик, не понимая в чем дело, обернулся: в свете проектора медленно опускался, открывая глаза и тряся головой Хруам Мзень собственной персоной. Видимо он пристегнулся мимо штанги. Однако, патриарх не растерялся и, окончательно проснувшись, выгнул две пары противоположных конечностей так, что они образовали восьмерку. Это означало выражение бесконечной      признательности.

(продолжение следует)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

AlphaOmega Captcha Mathematica  –  Do the Math