В 2006 году японские астрономы наткнулись на нечто, что с трудом укладывается в привычные рамки. Самый крупный объект из когда-либо найденных в исследованной части Вселенной — и при этом он почти призрачен: не звезда, не галактика, а колоссальное облако неопределённой материи, раскинувшееся более чем на 200 миллионов световых лет. Для сравнения: диаметр нашего Млечного Пути — около 100 тысяч световых лет, так что внутри этого гиганта поместились бы тысячи таких галактик, как наша.

Объект получил обозначение Lyman alpha — по характерной спектральной линии водорода, которая выдала его присутствие. Наблюдения велись с помощью двух мощных инструментов — телескопа «Субару» на Гавайях и обсерватории Кек, чьи зеркала способны заглядывать в раннюю Вселенную. И заглянули они действительно далеко: по оценкам, этот сгусток материи сформировался спустя примерно 2 миллиона лет после Большого взрыва. Если учесть, что самой Вселенной, по данным зонда WMAP, около 13,73 миллиарда лет — мы писали об этом, когда разбирали, как реликтовое излучение позволило уточнить возраст мироздания, — то перед нами один из самых ранних известных объектов. Он застал эпоху, когда первые звёзды ещё только начинали зажигаться, а галактики не успели толком оформиться.

Что скрывается за именем Lyman alpha

Название отсылает к линии Лайман-альфа — излучению водорода на длине волны 121,6 нанометра, которое возникает при переходе электрона с первого возбуждённого уровня на основной. В астрофизике такие линии служат маркером облаков газа, подсвеченных ультрафиолетом молодых горячих звёзд или активных ядер. Но здесь масштаб совершенно иной: Lyman alpha — не единое плотное тело, а скорее гигантская паутина из газа и, вероятно, тёмной материи, внутри которой, как бусины на нитке, сидят несколько галактик и газовых облаков поменьше. Каждое из этих «вложенных» облаков само по себе достигает 400 тысяч световых лет в поперечнике — вчетверо больше Млечного Пути.

Структура напоминает космическую губку: в ней есть сгущения, где плотность выше, и пустоты между ними. Именно из таких сгущений, полагают исследователи, в будущем могут родиться новые галактики — своего рода звёздные колыбели, растянутые до немыслимых размеров. Сам объект не светится в привычном смысле; его выдали спектральные отпечатки газа, подсвеченного далёкими квазарами или звёздами, чей свет шёл до нас миллиарды лет.

Загадка ранней Вселенной

Два миллиона лет после Большого взрыва — срок по космическим меркам ничтожный. В ту эпоху Вселенная только вышла из «тёмных веков», когда пространство было заполнено нейтральным водородом, непрозрачным для ультрафиолета. Первые звёзды и галактики начали ионизировать этот газ, делая его прозрачным, и Lyman alpha, вероятно, застал самый разгар этого процесса — эпоху реионизации. Как такой огромный ком материи успел собраться всего за пару миллионов лет — вопрос, на который у астрофизиков пока нет однозначного ответа. Стандартные модели формирования крупномасштабной структуры предсказывают постепенное скучивание вещества под действием гравитации, но здесь темпы кажутся слишком высокими. Возможно, мы недооцениваем роль тёмной материи, которая стягивала обычное вещество быстрее, чем считалось.

Обнаружение Lyman alpha — не просто рекорд в книге Гиннесса космических масштабов. Это окно в те времена, когда Вселенная была совсем иной: горячей, плотной, лишённой привычных нам галактик и звёзд. Каждое такое облако — как замороженный кадр из фильма о рождении космоса. И чем больше мы находим подобных объектов, тем яснее понимаем: ранняя Вселенная была куда более бурной и причудливой, чем рисовали учебники.

Сейчас, почти два десятилетия спустя после того открытия, астрономы продолжают находить гигантские облака Лайман-альфа, но этот, обнаруженный японской командой, остаётся одним из самых впечатляющих по размерам и древности. Он напоминает, что даже в, казалось бы, хорошо изученном небе ещё прячутся монстры, способные перевернуть наши представления о том, как всё начиналось.