Новости физики

Новости науки 30.05.01. Реликты Большого Взрыва

Недавно опубликованы (Netterfield и др.) последние результаты обработки эксперимента

Часть неба по наблюдениям BOOMERANG'а на 150 ГГц. Сверху: более холодные области показаны синим, а горячие - красным цветом. Кружки указывают на положение трех ярких квазаров. Ромб - это область, обработанная год назад, а овал - в этом году.

Внизу - карта, показывающая время интегрирования на пиксел (синий цвет - большее время накопления сигнала). Овальная область была выбрана для обработки именно там, где данные более качественные. Эти данные, как и другие (см. недавнюю заметку К.А.Постнова в Астронете, и у нас в новостях ) - можно рассматривать как еще один аргумент в пользу модели инфляционной, т.е. раздувающейся горячей Вселенной.

Инфляцию предложил А.Гут (Alan Guth) 20 лет назад - а ряд идей, использованных в его работе, еще раньше выдвинули Э.Б.Глинер и И.Г.Дымникова (Письма в АЖ, т.1, No.5, с.7-9, 1975) - чтобы объяснить однородность Вселенной в больших масштабах, большое число фотонов относительно барионов (высокую энтропию) и спектр начальных возмущений плотности, которые затем выросли и дали образование галактик и их скоплений.

Реликтовое излучение приходит к нам от эпохи примерно

500 тыс.лет после Большого Взрыва, когда при температуре около 3000 К произошла рекомбинация первичной плазмы и вещество стало прозрачным для излучения. Из-за красного смещения z @ 1000 мы теперь видим тепловое излучение с температурой 2.7 К - сниженной в 1+z раз. "Горячие" и "холодные" пятна на этом реликтовом фоне прямо говорят нам об условиях в плазме в эпоху рекомбинации. Кавычки здесь поставлены потому, что амплитуды возмущений температуры совсем ничтожны - они составляют всего лишь несколько десятков микроКельвинов на однородном фоне 2.7 К реликтового излучения. Поэтому и измерить такие вариации очень нелегко.

Угловой спектр мощности флуктуаций реликтового излучения по последним данным BOOMERANG'а на 150 ГГц.

На рисунке показан так называемый спектр мощности, по данным BOOMERANG'а - т.е. квадрат амплитуды возмущения температуры в зависимости от номера сферической гармоники l . Бросается в глаза пик при l около 200, что дает угловой размер пятен примерно 1 градус. Этот размер выделен тем, что соответствует физическому расстоянию, которое свет проходит за время от Большого Взрыва до рекомбинации t₁=500 тыс.лет, т.е. пятна б'ольших размеров уже не могли влиять друг на друга в эпоху рекомбинации.

Казалось бы, угловой размер в радианах для пятна мы получим, если поделим t₁ на то время, что свет летит до нас, т.е. почти на возраст Вселенной t₀, примерно 15 млрд. лет. Однако отношение t₁/t₀ даст угол в радианах, гораздо меньший, чем 1 градус.

В чем ошибка этого рассуждения? Оно забывает, что в момент t₁ линейные размеры любой дуги большого круга, которую мы сейчас видим были в 1+z@ 1000 раз меньше, чем сейчас. Т.е. угол для горячего пятна равен примерно (t₁/t₀)(1+z) в плоской Вселенной. То, что первый пик соответствует углу в 1 градус, как раз говорит, что Вселенная плоская, по данным BOOMERANG'а параметр W = 1.03 с ошибкой +/-0.06.

На рисунке видны также второй и третий пик в спектре угловых возмущений реликтового фона. Это говорит о корреляции начальных флуктуаций, которую и предсказывает модель инфляционной Вселенной. Впрочем см. новость И.Иванова.

Результаты BOOMERanG'а подтверждаются наблюдениями на другом зонде Millimeter Anisotropy Experiment Imaging Array.