Космическое число q: Неравномерность реликтового излучения  

В начале Вселенная была плотной и непрозрачной, похожей на раскаленный газ в звезды. Но по окончании 0,5 млн лет расширения температура упала приблизительно до 3000 °C – чуть ниже, чем на поверхности Солнца. В то время, когда Вселенная остыла еще посильнее, наступила практически чёрная эра. Темнота царила до тех пор, пока не сформировались первые протогалактики и свет не появился опять.

на данный момент перед астрономами стоит тяжёлая задача – выяснить, как закончилась чёрная эра. В этом замысле довольно много надежд возлагается на космический телескоп нового поколения. Планируется, что у него будут детекторы красного света и инфракрасного излучения и зеркало диаметром 6,5 м (если сравнивать с зеркалом диаметром всего 2,4 м у Космического телескопа имени Хаббла) (Спутник взял наименование в честь знаменитого астронома Вилкинсона WMAP – Wilkinson Microwave Anisotropy Probe. – Прим. авт.).

 

Реликтовое излучение, оставшееся по окончании Большого взрыва, – прямое послание из той эры, в то время, когда галактики существовали лишь в форме «зародышей». Чуть более плотные районы Вселенной расширялись медленнее среднего значения. Им было предрешено стать галактиками либо их скоплениями. Другие, чуть менее плотные, были обречены стать пустотой. И температура реликтового излучения обязана нести на себе отпечаток этих флуктуаций. Ожидаемый итог образовывает одну часть из 100 000 – в точности то же самое значение, что и у Q, фундаментального числа, характеризующего неравномерность.

Несомненным космологическим успехом 1990-х гг. было настоящее нанесение на карту этих предшественников космической структуры. Реликтовое излучение приблизительно в 100 раз не сильный излучения Земли, температура поверхности которой образовывает около 300 градусов выше полного нуля. Весьма значительную техническую трудность воображает измерение отличия температур еще в сотню тысяч раз меньше. Спутник NASA COBE, запущенный в 1990 г., достиг потрясающей точности в подтверждении того, что реликтовое излучение имеет спектр «тёмного тела». Кроме этого у него на борту был первый в истории инструмент, достаточно чувствительный к тому, дабы распознавать, что температура излучения в некоторых направлениях чуть-чуть выше, чем в других. Спутник просканировал все небо, измеряя температуру с достаточной точностью, дабы составить карту неоднородностей.

Измерения для того чтобы рода оптимальнее делать из космоса, в силу того, что испарения воды в атмосфере поглощают часть излучения. За данными, взятыми с COBE, последовали другие измерения, сделанные на вершинах гор, на Южном полюсе (где низкая влажность) и посредством оборудования, находящегося на воздушных шарах. Посредством этих опытов удалось нанести на карту лишь маленькую площадь, а не все небо, как это мог сделать спутник, но была достигнута та же степень чувствительности при намного более низких затратах.

Однако следующее громадное достижение было сделано посредством двух космических аппаратов, оснащенных более идеальными и чувствительными датчиками, чем COBE: аппарат NASA MAP и аппарат Космического агентства ЕС (ESA) Planck. В течение нескольких лет они собрали достаточно правильную данные о неоднородности первоначальной Вселенной по многим различным параметрам, что разрешило разрешить ключевые вопросы о происхождении галактик. Реликтовое излучение содержит массу информации об весьма ранней Вселенной. К примеру, оно помогло выяснить числа Ω и λ, и число Q.

Обнаружение неоднородностей в температуре остаточного излучения, составляющих одну часть из 100 000, вызвало скорее облегчение, а не удивление. Если бы реликтовое излучение предполагало еще бо?льшую однородность ранней Вселенной, то существование скоплений и сверхскоплений в нашей сегодняшней Вселенной было бы тайной: для этого потребовалась бы еще какая-то дополнительная сила, кроме тяготения, которая имела возможность увеличивать контраст плотности.

Но тот факт, что число Q образовывает всего лишь 1/100 000, в действительности самая необычная характерная черта нашей Вселенной. Если вы подберете камень, имеющий форму шара с точностью до 1/100 000, вы, само собой разумеется, имеете возможность задаться вопросом о том, что стало причиной мелкие неоднородности, но еще посильнее вас поразит его практически совершенная гладкость. «Инфляция» – это лучшая из имеющихся теорий об этом, и температурные флуктуации являются ответственными параметрами для проверки соответствующих идей.