Получена самая точная карта космического излучения в истории

Сравнение космического микроволнового излучения, "увиденного" обсерваторией Planck и космическим аппаратом WMAP
(иллюстрация ESA, Plank Collaboration, NASA/WMAP Science Team).

Космическая обсерватория "Планк" (Planck) (названная так в честь великого физика Макса Планка) была запущена Европейским космическим агентством (ESA) в мае 2009 года для изучения так называемого реликтового излучения Вселенной.

Это космическое электромагнитное излучение, которое осталось в нашей Вселенной с момента Большого взрыва. Изучение изменений космического микроволнового фона позволит космологам узнать о Вселенной больше, ведь реликтовое излучение оставалось неизменным с момента её образования, и по настоящее время заполняет пространство.

Учёные рассчитывали получить основные результаты миссии в марте 2013 года — так и получилось. Согласно карте, составленной на основе данных, собранных космической обсерваторией, Вселенная оказалась старше, чем предполагалось раньше — на 100 миллионов лет. Это означает, что пространство-время расширялось несколько медленнее, чем думали учёные.

Сравнение космического микроволнового излучения, "увиденного" обсерваторией Planck и космическим аппаратом WMAP (иллюстрация ESA, Plank Collaboration, NASA/WMAP Science Team).

"Астрономы всего мира не могли спокойно спать, пока мы не получили эти данные, — говорит Джоан Сентрелла (Joan Centrella) из штаб-квартиры NASA в Вашингтоне, являющаяся координатором миссии Planck, — Эти вычисления чрезвычайно важны для всех областей науки и возможных будущих космических путешествий".

Космическое микроволновое излучение образовалось всего через 380 тысяч лет после Большого взрыва — секунды в масштабах нашей Вселенной. До того момента Вселенная была настолько горячей и плотной, что свет не мог спокойно путешествовать сквозь пространство-время без риска "увязнуть" в плазме из протонов и электронов.

Когда этот хаотический суп из частиц, наконец, остыл, а пространство достаточно расширилось, чтобы смогли образоваться атомы, свет впервые стал путешествовать свободно. Тогда и образовалось реликтовое излучение. Фактически это тот же самый свет, который мы видим ежедневно, только у него другие длины волн, что делает его невидимым для человека.

Диаграммы, иллюстрирующие представление учёных о пропорциях обычной и тёмной материи, тёмной энергии до и после работы "Планка" (иллюстрация ESA, Plank Collaboration).

Впервые космическое излучение было открыто в 1964 году и с тех пор космологи и физики его неустанно изучают. Наличие полных данных об этом явлении даст наиболее точные сведения о нашем мире.

Несмотря на то, что излучение распределяется по пространству-времени, оно делает это не совсем равномерно. Существует теоретические предсказания вариаций температуры реликтового излучения, и эти изменения указывают на те участки пространства, где Вселенная была более или менее плотной и где была максимальная или минимальная концентрация энергии. Эти различия, по предположениям учёных, спровоцировали в определённый момент концентрацию материи и энергии в определённых областях пространства, что привело к образованию галактик, звёзд и планет.

Новая карта космического микроволнового излучения, составленная "Планком" позволит разобрать всё в мельчайших деталях, а также закончить споры между учёными о происхождении Вселенной в том виде, в котором мы её сейчас наблюдаем.

Карта космического микроволнового излучения, составленная "Планком" оказалась не менее красивой, чем сама Вселенная (иллюстрация ESA, Plank Collaboration).

В общем, полученные измерения соответствуют так называемой теории Стандартной модели, которая утверждает, что вариации реликтового излучения были вызваны микроскопическими квантовыми флуктуациями. Возможно, физикам придётся дополнить эту теорию, чтобы полноценно описать космическое излучение и все его свойства, поскольку предсказания Стандартной модели в крупных масштабах не настолько точны, как в микроскопических. Тем более, она не объясняет такие явления, как тёмная материя и тёмная энергия — две главные загадки современной космической науки.

Напомним, что дополнением Стандартной модели также является поиск бозона Хиггса — бозона, который придаёт частицам массу.

"Наша финальная цель — создать новую модель, которая бы предсказывала аномалии и соединяла их в единую картину, — поясняет Джордж Эфстатиу (George Efstathiou), астрофизик из Кэмбриджа, — Но об этом говорить пока рано. Мы ещё не знаем, возможно ли это вообще, и какой новый раздел физики для этого понадобится. Но всё это очень захватывающе!"

Теория Большого взрыва на сегодняшний день является самой полной и правдоподобной версией происхождения Вселенной. Реликтовое излучение — одно из двух главных её доказательств. Второе доказательство — космологическое красное смещение. В данном случае это проявление эффекта Доплера: приближающиеся к нам предметы кажутся более синими, а отдаляющиеся — более красными. Так как при наблюдении за космосом и его объектами с телескопа Hubble смещение оказалось красным, логично было предположить, что Вселенная расширяется.

График температурных флуктуаций реликтового излучения, составленный на основе данных, собранных миссией Planck (иллюстрация ESA, Plank Collaboration).

Также по теме:
Учёные разглядели в космическом тумане следы света первых звёзд
Составлена самая подробная объёмная карта Вселенной 
Телескоп "Планк" запечатлел два звёздных скопления, соединённых мостом раскалённого газа 
Тёмная энергия существует с вероятностью 99,996%, утверждают учёные
Учёные разглядели самое крупное "галактическое ДТП"   

Сегодня