Космічна симфонія

Звукові хвилі, що виникли на ранніх стадіях формування Всесвіту, містять відомості про вік, склад і геометрії Космосу.

Спочатку було світло. На зорі історії світобудови іонізованних речовина випускали випромінювання, а потім знову захоплювало його. Пізніше, коли Всесвіт розширилася і охолола, електрони і протони з'єдналися, утворивши нейтральні атоми, і речовина втратило здатність захоплювати світло. Через 14 млрд. Років випущені під час великого звільнення світла фотони утворюють космічний мікрохвильовий фон (МКФ), або реліктове випромінювання.

ОГЛЯД: КОСМІЧНА АКУСТИКА

1. Інфляція (швидке розширення Всесвіту в перші миті після Великого вибуху) порушила звукові хвилі, які викликали почергові стиснення і розширення областей первинної плазми.

2. Коли Всесвіт досить охолола і утворилися нейтральні атоми, картина розподілу щільності, створена акустичними хвилями, закарбувалася в реліктовому випромінюванні.

3. Вивчивши акустичну модуляцію реліктового випромінювання, космологи змогли оцінити вік, склад і геометрію Всесвіту. З'ясувалося, що основним компонентом сучасної Всесвіту є таємнича темна енергія.

Налаштуйте телевізор на будь-яку вільну від телевізійних каналів частоту, і близько 1% перешкод, які ви побачите на екрані, буде обумовлено космічним мікрохвильовим фоном. Астрономи встановили, що реліктове випромінювання приймається практично однаково з усіх напрямків. Його всюдисущість і сталість свідчать про те, що воно виникло задовго до того, як сформувалися зірки, планети і галактики. Простота Всесвіту тих часів дозволяє з високою точністю передбачити властивості МКФ і порівняти їх з результатами точних спостережень, які проводяться за допомогою радіотелескопів, встановлених на аеростатах і космічних апаратах. Вивчення реліктового випромінювання допомагає вченим знайти відповіді на деякі вічні питання: з чого складається Всесвіт, який її вік, звідки взялися всі існуючі в ній об'єкти?

Вперше МКФ був виявлений в 1965 р Арно Пензиасом (Arno Penzias) і Робертом Вілсоном (Robert Wilson), які шукали джерело таємничого фонового шуму, прийнятого радіолокаційними антенами. Їх відкриття остаточно підтвердило теорію Великого вибуху, згідно з якою Всесвіт на ранніх етапах існування являла собою щільну гарячу плазму, що складається з заряджених частинок і фотонів. З тих пір в результаті розширення Всесвіту реліктове випромінювання охололо до 2,7 К. Однак в момент, коли воно було видано, його температура становила близько 3000 К.

Спектр МКФ, який вимірюється в 1990 р штучним супутником Землі COBE (Cosmic Background Explorer), в точності збігся з розрахунковим. Однак це вражаюче досягнення затьмарила справжня сенсація: COBE виявив невеликі, близько 0,001%, відмінності температури реліктового випромінювання, що приходить з різних напрямків. Більше 20 років вчені намагалися виявити анизотропность МКФ, яка допомогла б зрозуміти, як в ході еволюції первинної плазми утворилися галактики, зірки і планети.

ВРЕМЕННАЯ ШКАЛА ВСЕСВІТУ

У період інфляції Всесвіт швидко розширювалася, і плазма, що складається з фотонів і заряджених частинок, поширилася далеко за межі горизонту, що обмежує область, доступну погляду гіпотетичного спостерігача. Через 380 тис. Років почалася рекомбінація: виникли перші атоми і реліктове випромінювання. Ще через 300 млн. Років світло перших зірок знову іонізованого більшу частину водню і гелію.

У 2001 р для складання карти МКФ був запущений космічний апарат WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), який відійшов від Сонця на 1,5 млн. Км далі Землі і залишився на околосолнечной орбіті. На підставі отриманих з його допомогою даних був зроблений висновок, що просторовий розподіл температури реліктового випромінювання підкоряється певній закономірності. Більш того, результати спостережень дозволили точніше оцінити вік, склад і геометрію Всесвіту. Вчені немов намагалися визначити конструкцію музичного інструменту за характером його звучання. Однак космічну симфонію виконують дуже дивні музиканти під акомпанемент дивовижних збігів, в яких нам належить розібратися.

Ще в кінці 1960-х рр. Джеймс Поблизу (P. James E. Peebles) і Джер Ю (Jer Yu) з Прінстонського університету прийшли до висновку, що в молодому Всесвіті повинні були поширюватися звукові хвилі. (Майже в той же час до дуже схожим висновків прийшли Яків Зельдович і Рашид Сюняєв з Московського інституту прикладної математики.) Коли випромінювання ще була вкрита речовині, тісно пов'язані системи фотонів, електронів і протонів вели себе як газ, в якому будь-яке обурення щільності породжувало поздовжню звукову хвилю, яка була поширюється послідовність стиснень, що нагрівають газ, і розрідження, охолоджуючих його. Так виникла змінюється картина вселенських температурних флуктуацій.

Пошук почав

Через 380 тис. Років після Великого вибуху Всесвіт зросла приблизно до однієї тисячної сьогоднішніх розмірів. Температура газу знизилася, і протони почали захоплювати електрони, утворюючи атоми. Цей процес, званий рекомбинацией, докорінно змінив обстановку. Фотони практично перестали стикатися з зарядженими частинками і вперше отримали можливість вільно поширюватися в просторі. Так картина гарячих і холодних областей, створена звуковими хвилями, навіки застигла в структурі МКФ. Тоді ж речовина звільнилося від тиску випромінювання, на перешкоді утворенню згустків матерії, які під дією сил тяжіння уплотнились і з часом стали зірками і галактиками. Сучасний рівень варіацій температури МКФ, що становить 0,001%, в точності відповідає амплітуді, яка потрібна на освіти великомасштабних структур, які ми бачимо сьогодні.

Що ж послужило джерелом первинного обурення, який породив звукові хвилі? Питання непросте. Спостерігаючи за розвитком Всесвіту з самого початку, ми могли б бачити лише простір, обмежений так званим горизонтом, радіус якого дорівнює відстані, яку встиг пройти світло з моменту Великого вибуху. Оскільки інформація не може передаватися швидше за світло, горизонт визначає сферу впливу будь-якого фізичного механізму. Якщо, намагаючись з'ясувати походження структур певного розміру, ми станемо рухатися в минуле, горизонт буде звужуватися і врешті-решт стане менше, ніж питання, що цікавлять нас освіти. Отже, жоден фізичний процес, який підпорядковується закону причинності, не допоможе нам розібратися в їхній генезис (так звана проблема горизонту).

Космічні обертонів

АКУСТИЧНИЙ СПЕКТР ранньому Всесвіті містив обертони, властиві музичним інструментам. Якщо ви дуеті в трубу, основний тон відповідає хвилі з найбільшим стисненням повітря (синій колір) у мундштука і найбільшим розрідженням (червоний колір) у відкритого кінця. Але в звуці також присутні обертони, довжини хвиль яких в 2 (перший обертон), 3 (другий обертон), 4 (третій обертон) і т.д. рази менше довжини основної хвилі.

У МОЛОДОЇ ВСЕСВІТУ звукові хвилі коливалися в часі, а не в просторі. Після інфляції основна хвиля викликала стиснення плазми в одних областях і розширення в інших, в результаті чого до часу рекомбінації температура реліктового випромінювання в перших досягла максимуму (синій колір), а по-друге - мінімуму (червоний колір). Через наявність обертонів температура досягла максимальної та мінімальної величини і в менших областях.

Відповідно до теорії інфляції, прискорене розширення Всесвіту відразу після Великого вибуху відбувалося під впливом особливого поля - інфлатонним. Таким чином, сьогодні ми бачимо лише малу частину того, що спостерігалося до інфляції. Квантові флуктуації інфлатонним, посилені швидким розширенням, привели до появи початкових збурень, приблизно однакових за амплітудою як в малих, так і у великих областях простору. Так в первинній плазмі виникли просторові коливання щільності енергії.

Картина звукових хвиль, застигла в МКФ, підтверджує теорію інфляції. Оскільки всі обурення щільності з'явилися одночасно в перший же момент творіння, звукові хвилі виявилися синхронізованими по фазі. В результаті сформувався спектр з обертонами, як у музичного інструменту. Якщо дути в трубу з відкритими кінцями, то основна частота звуку буде відповідати хвилі (моді коливань) з максимальним зсувом повітря на кінцях труби і мінімальним в її середині (див. Рис). Довжина хвилі основної моди дорівнює подвоєною довжині труби. Але в звуці будуть присутні обертони, відповідні хвилям, які вдвічі, втричі, вчетверо і т.д. коротше основної хвилі. Іншими словами, частоти обертонів (вищі гармоніки) рівні основній частоті (першої гармоніці), помноженої на 2, 3, 4 і т.д. Саме обертони збагачують звук і дозволяють відрізнити скрипку Страдіварі від рядового інструменту.

Аналізуючи звук в ранньому Всесвіті, ми повинні розглядати хвилі, що коливаються в часі, а не в просторі (див. Рис.). Довжині труби буде відповідати проміжок часу, протягом якого первинна плазма була заповнена звуковими хвилями, зниклими під час рекомбінації. Припустимо, що на початку інфляції в деякій області простору температура плазми була максимальною (найбільший позитивний зсув). У процесі поширення звукових хвиль її щільність стала коливатися, і температура кинулася спочатку до середнього (нульовий зсув), а потім до мінімального значення (найбільше негативне зміщення). Хвиля, завдяки якій температура в даній області впала до мінімуму точно до часу рекомбінації, є основною модою ранньому Всесвіті. Обертони з удвічі, втричі і т.д. великими частотами в цей момент забезпечують максимальні зміщення, позитивні чи негативні, в менших областях простору.

ОТЗВУКИ дисонанс

Фотони реліктового випромінювання, випущені через 380 тис. Років після Великого вибуху, в більшості своїй поширювалися по спостережуваному Всесвіті безперешкодно. Однак деякі з них все ж зазнали розсіювання на заряджених частинках, що викликало поляризацію випромінювання в великих областях небесної сфери. Результати поляризаційних спостережень, виконаних космічним апаратом WMAP, свідчать про те, що близько 17% фотонів розсіялися розрідженим іонізованним газом через кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху. Настільки значна частка розсіяних фотонів виявилася повною несподіванкою. Перш космологи припускали, що велика частина водню і гелію була ионизована випромінюванням перших зірок, дуже масивних і яскравих. Але за оцінками теоретиків, повторна іонізація сталася приблизно через мільярд років після Великого вибуху, і тому розсіювання повинні були зазнати лише близько 5% фотонів реліктового випромінювання. Дані, отримані від WMAP, кажуть від тому, що повторна іонізація сталася набагато раніше. Так модель першого етапу формування зірок була поставлена ​​під сумнів. Не настільки очевидним тепер здається і те, що початкові флуктуації щільності в первинній плазмі були приблизно однаковими у всіх масштабах. Якщо амплітуди дрібних флуктуацій були більше амплітуд великих, перші зірки могли сформуватися раніше. Відомості, здобуті WMAP, містять і інший натяк на відхилення від масштабної інваріантності флуктуацій, встановленої супутником COBE. У великих масштабах, відповідних областях неба з кутовими розмірами близько 60 °, WMAP і COBE виявили дивний дефіцит відхилень температури реліктового випромінювання, який, втім, може виявитися просто результатом недостатньої статистики: оскільки кутовий розмір всього неба становить 360 °, настільки великих областей недостатньо, щоб скласти статистично достовірну вибірку. Проте деякі теоретики вважають, що цей дефіцит свідчить про помилковість моделей інфляції, темної енергії або топології Всесвіту.

ПЕРШІ ЗІРКИ повторно іонізованних навколишній газ.

Аналізуючи результати спостережень реліктового випромінювання, космологи побудували графік залежності величини температурних відхилень від розміру гарячих і холодних областей, тобто енергетичний спектр. Виявилося, що кутовий розмір зон з найбільшими варіаціями температури становить близько одного градуса. Під час рекомбінації їх середній діаметр не перевищував 1 млн. Світлових років, але в ході тисячократного розширення Всесвіту збільшився приблизно до 1 млрд. Світлових років. Наявність в енергетичному спектрі декількох яскраво виражених піків, з яких перший і найвищий відповідає основній моді, а всі наступні - обертонам, підтверджує гіпотезу про одночасність виникнення звукових хвиль. Якби обурення створювалися безперервно в часі, то спектр не був би настільки гармонійний.

Відповідно до теорії інфляції амплітуди звукових хвиль були приблизно однаковими за будь-яких просторових масштабах. Однак після третього піку спостерігається різкий спад спектра. Справа в тому, що сталося загасання коротких звукових хвиль. Акустична хвиля не може поширюватися, якщо її довжина менше середньої довжини вільного пробігу частинок, з яких складається газ або плазма. При нормальному атмосферному тиску молекули, з яких складається повітря, між двома зіткненнями встигають пролетіти приблизно $ 10 ^ {- 5} $ см. В первинній плазмі напередодні рекомбінації яку становило приблизно 10 тис. Світлових років. (Щільність Всесвіту в ті часи була великою тільки в порівнянні з сучасним значенням, яке з тих пір зменшилася в мільйон разів.) Після того, як Всесвіт розширилася в 1000 разів, воно збільшилося до 10 млн. Світлових років. Тому амплітуди піків енергетичного спектра, які відповідають розмірам, що не перевищує 10 таких відстаней, швидко зменшуються.

Як музиканти відрізняють скрипку світового класу від звичайної за багатством обертонів, так і космологи визначають форму і склад Всесвіту, аналізуючи спектр первинних звукових хвиль. Карта МКФ допомагає оцінити кутові розміри холодних і гарячих областей небесної сфери. А оскільки швидкість, з якою поширювався звук в первинній плазмі, відома, вчені змогли обчислити довжину основної моди акустичних коливань на момент початку рекомбінації. Також стало відомо, що фотони реліктового випромінювання, які досягли Землі, пройшли близько 45 млрд. Світлових років. (Хоча вони рухалися протягом 14 млрд. Років, розширення Всесвіту подовжило їх шлях.)

Таким чином, космологи отримали повну інформацію про трикутнику, утвореному хвилею, і переконалися, що сума його кутів дорівнює 180 °. Значить, простір нашого Всесвіту практично плоске і підпорядковується законам Евклідовій геометрії. Звідси випливає, що середня щільність енергії в ньому близька до так званого критичного значення і становить близько $ 10 ^ {- 29} $ г / см $ ^ 3 $.

Цікаві відомості про поділ речовини і енергії несуть в собі амплітуди обертонів. Якщо поведінка звичайних звукових хвиль визначається виключно тиском в газі, то в молодому Всесвіті помітний вплив на них надавала гравітація. Сила тяжіння стискала речовина в більш щільних областях і в залежності від фази коливань посилювала або послаблювала стиснення і розрідження. Аналізуючи модуляцію хвиль, можна визначити потужність гравітації, яка, в свою чергу, дозволяє судити про матеріально-енергетичному складі середовища.

На зорі світобудови, як і нині, існувало звичайне речовина, що складається в основному з баріонів - протонів і нейтронів, і холодна темна матерія, яка створює власне гравітаційне поле, але практично не взаємодіє зі звичайною речовиною. Внесок в масу первинного газу і, отже, в тяжіння вносило як звичайне, так і темна речовина, але стиску і розрідження в звукових хвилях піддавалося тільки перше. При рекомбінації основна хвиля «застигла» в положенні, коли в областях більш високої щільності газу гравітація посилювала стиснення звичайної речовини. Однак перший обертон з удвічі меншою довжиною хвилі був «заморожений» в протилежній фазі, коли тяжіння стискало плазму, а тиск газу розширювало її. В результаті перша гармоніка викликала менші відхилення температури, ніж основна хвиля. Тому другий пік енергетичного спектра нижче першого. За співвідношенням їх висот можна оцінити, як в ранньому Всесвіті співвідносилися сила гравітації і тиск випромінювання. За наявними даними, до часу рекомбінації щільності енергій баріонів і фотонів були приблизно однаковими і становили близько 5% сучасного критичного значення. Це в узгоджується з результатами розрахунків, заснованих на вивченні ядерних реакцій синтезу легких елементів, що протікали в юної Всесвіту.

Однак в Загальній Теорії відносності стверджується, что тяжіння в рівній мірі притаманне и Речовини, и ЕНЕРГІЇ. Посилювалися чи відхилення температури гравітаційним полем фотонів? Безумовно. Однак його вплив врівноважувалося іншим фактором: після рекомбінації кванти реліктового випромінювання з більш щільних областей втрачали більше енергії, ніж фотони з менш щільних, оскільки їм доводилося «вибиратися» з глибших гравітаційних ям. Йдеться про ефект Сакса-Вольфа, який зменшує амплітуду відхилень температури МКФ, в точності компенсуючи її посилення полем тяжіння світла. В областях, які були занадто великі і тому не схильні до акустичним коливанням (їх сучасні кутові розміри перевищують 10), відхилення температури обумовлені виключно ефектом Сакса-Вольфа. Тому, як це не парадоксально, найбільш великі гарячі зони на карті МКФ відповідають менш щільним районам.

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ СПЕКТР

Спостереження реліктового випромінювання дозволили побудувати карту відхилень температури на всій небесній сфері (a). Для аналізу її ділянок (b) вчені використовували смугові фільтри, щоб визначити, як змінюється температура випромінювання при різних просторових масштабах. У великому масштабі, відповідному областям з кутовими розмірами порядку 30 ° (c), і в самому дрібному (дільниці не більше 0,1 °, e) відхилення температури ледь помітні. Однак в масштабі близько 1 ° (d) вони цілком виразні. Перший пік в енергетичному спектрі (графік внизу) характеризує стиснення і розрідження, викликані основною хвилею в ранньому Всесвіті, а два наступних відповідають обертонам.

Нарешті, вивчення МКФ дозволяє оцінити частку темної речовини у Всесвіті. Гравітаційного поля одних баріонів недостатньо, щоб модулювати відхилення температури за межами першого піку енергетичного спектра. Щоб гравітаційні потенційні ями були досить глибокими, необхідна велика кількість холодної темної матерії. Вимірявши співвідношення трьох перших спектральних піків, космологи встановили, що її щільність приблизно в п'ять разів перевищує щільність баріонів речовини і становить приблизно 25% від нинішнього критичного значення.

Вражаюча співзвуччя

На жаль, сучасне розрахункове співвідношення речовини та енергії залишає невизначеною близько 70% критичної щільності. Для пояснення незрозумілого розбіжності вчені постулювали існування таємничої темної енергії, вплив якої в міру розширення Всесвіту росло. Таким чином, ми приходимо до неймовірного висновку: сьогодні Всесвіт складається в основному з темної енергії і невидимого темної речовини. Гірше того, щільність енергії темної речовини в даний час чомусь порівнянна з щільністю темної енергії, хоча при рекомбінації перша набагато перевищувала другу. А на ранньому етапі розвитку Всесвіту домінувало ще одне таємниче поле - інфлатонним, яке і визначило її структуру. Чому ж ми повинні покладатися на космологічних моделях, засновану на гіпотезі про існування трьох загадкових субстанцій?

По-перше, їх існування дозволяє пояснити безліч відомих фактів. Гіпотеза про темній речовині вперше була висунута ще в 30-х рр. для пояснення місцевої щільності маси в скупченнях галактик. Концепцію темної енергії Альберт Ейнштейн ввів ще в 1917 р, включивши в свої рівняння так звану космологічну константу, що компенсує вплив тяжіння. Пізніше він відмовився від неї, але вона була відроджена в 1990-х рр., Коли при вивченні далеких наднових з'ясувалося, що розширення Всесвіту прискорюється (див. Статтю «Від уповільнення до прискорення» ). Оцінка щільності енергії темної речовини і темної енергії за характеристиками МКФ дивно добре збігається з результатами астрономічних спостережень.

По-друге, описана космологічна модель дозволяє висувати перспективні гіпотези. У 1968 р Джозеф Сілк (Joseph Silk), що працює сьогодні в Оксфордському університеті, прийшов до висновку, що висота акустичних піків в спектрі МКФ повинна спадати за певним законом. При цьому відповідне випромінювання має характеризуватися невеликий, але точно відомої поляризацією. Здавалося б, МКФ не може бути поляризоване, оскільки розсіювання фотонів в первинній плазмі мало призвести до випадкового розподілу їх орієнтацій. Але в малих масштабах фотони відчувають порівняно небагато зіткнень і зберігають свою орієнтацію, що виражається в поляризації МКФ. Її вдалося виміряти інтерферометром DASI (Degree Angular Scale Interferometer) на антарктичній станції Амундсен-Скотт, а пізніше і космічним апаратом WMAP. Останній виявив також великомасштабну поляризацію, обумовлену розсіюванням фотонів після рекомбінації (див. Рис).

По-третє, темна енергія прискорює розширення Всесвіту, за рахунок чого зменшується глибина гравітаційних потенційних ям в місцях галактичних скупчень. Фотони, що пролітають через такі області, отримують енергетичне підживлення при падінні до потенційної ями. Вибираючись, вони втрачають менше енергії, ніж придбали, оскільки глибина ями до цього моменту виявляється менше. Описане явище, назване інтегральним ефектом Сакса-Вольфа, призвело до виникнення великомасштабних варіацій температури МКФ. Зіставлення результатів спостережень великих галактичних структур з даними, отриманими від WMAP, підтверджує цю гіпотезу. Оцінка кількості темної енергії, необхідної для появи великих температурних відхилень, збігається зі значеннями, отриманими при аналізі енергетичного спектра МКФ і вибухів далеких наднових.

Ще не вечір

Реліктове випромінювання несе в собі важливу інформацію про найперших моментах після Великого вибуху. Результати дослідження МКФ помітно зміцнили позицію найпростіших моделей інфляції, згідно з якими амплітуди початкових флуктуацій щільності були однаковими у всіх масштабах. Однак якщо подальші вимірювання покажуть, що це було не так, то доведеться залучити більше складні гіпотези і навіть зовсім інші парадигми.

гравітаційні МОДУЛЯЦІЯ

ВПЛИВ ТЕМНОГО ВЕЩЕСТВА модулює акустичні сигнали в реліктовому випромінюванні. Після інфляції області більш високої щільності темної речовини (представлені западинами на діаграмі гравітаційного потенціалу), що мають той же масштаб, що і основна хвиля, втягують баріони і фотони силами гравітаційного тяжіння. (Западини показані червоним кольором, так як гравітація знижує також температуру всіх вилітають з цих областей фотонів.) На час рекомбінації, приблизно через 380 тис. Років після Великого вибуху, гравітаційні сили і звукове рух діяли спільно, підвищуючи температуру в западинах (синій колір) і знижуючи її на гребенях (червоний колір).

У МЕНШИХ МАСШТАБАХ гравітаційні сили і акустичний тиск іноді діяли в протилежних напрямках. Згустки темної речовини, відповідні другому піку в енергетичному спектрі, максимізувати температуру в западинах задовго до рекомбінації. Після цього тиск газу виштовхувало баріони і фотони з западин (сині стрілки), а гравітаційні сили прагнули затягнути їх назад (білі стрілки). Таке протиборство зменшувало відмінність температур, що пояснює меншу висоту другого піку спектра в порівнянні з першим.

Щоб більше дізнатися про фізику інфляції, потрібно визначити, за яких енергіях вона відбувалася. Коли Всесвіт була гаряче $ 10 ^ {15} До $, слабкі ядерні та електромагнітні сили представляли собою різні аспекти одного і того ж електро-слабкої взаємодії. Якщо інфляція відбувалася при таких температурах, значить, інфлатонним якось пов'язаний з уніфікацією електро-слабких сил. Однак вона могла протікати при набагато більш високій температурі, коли електро-слабку взаємодію змішувалося з сильним ядерним. В такому випадку інфляція швидше за все має відношення до великого об'єднання фундаментальних сил.

Крім порушення флуктуацій щільності первинної плазми інфляція породила просторово-тимчасові обурення - гравітаційні хвилі, довжина яких порівнянна з розмірами спостережуваного Всесвіту, а амплітуда пропорційна квадрату температури, при якій відбувалася інфляція. Відлуння гравітаційних хвиль можна виявити в поляризації реліктового випромінювання.

Особливо корисним може виявитися вивчення ефекту Зельдовича-Сюняева, який обумовлений розсіюванням фотонів МКФ гарячим іонізованним газом в скупченнях галактик і дозволяє ідентифікувати їх в критичний період близько 5 млрд. Років тому, коли темна енергія почала прискорювати розширення Всесвіту. Число скупчень галактик характеризує амплітуду тодішніх флуктуацій щільності. Не менш цікавий ефект гравітаційних лінз, який виникає при проходженні фотонів реліктового випромінювання через надмасивні структури, викривлюють їх траєкторії і спотворюють розподіл відхилень температури і поляризації. Величина лінзового ефекту характеризує амплітуду флуктуацій щільності, пов'язаних з цими утвореннями.

Однак для детального дослідження інфляції і темної енергії вченим потрібні МКФ-телескопи нового покоління, що володіють більш високими чутливістю і здатністю. Європейське космічне агентство запустило космічний мікрохвильову обсерваторію «Планк» і вивела її на одну орбіту з апаратом WMAP. «Планк» зможе виявляти відмінності температури МКФ, складові всього $ 5х10 ^ {- 6} До $, і виявляти гарячі і холодні плями з кутовими розмірами менше 0,1 °. Такі вимірювання дозволять вченим кинути побіжний погляд на весь діапазон акустичних осциляцій в МКФ і уточнити спектр інфляції.

Хоча стандартна космологічна модель дає дивно гарне феноменологічний опис Всесвіту, для більш глибокого розуміння її таємниць доведеться дочекатися результатів нових досліджень. Можна не сумніватися, що космічна симфонія буде і надалі чарувати уважних слухачів.

( «У світі науки», №5, 2004)

ПРО АВТОРІВ:

Уейн Ху (Wayne Hu) і Мартін Уайт (Martin White) вивчають історію Всесвіту. Ху захистив кандидатську дисертацію з фізики в Каліфорнійському університеті в 1995 р Зараз він професор астрономії та астрофізики в Чиказькому університеті. Уайт отримав ступінь кандидата фізичних наук в 1992 р Єльському університеті. Пізніше він став професором астрономії та фізики в Берклі.

ДОДАТКОВА ЛІТЕРАТУРА: