Содержание
Что это такое? Как его нашли?
Реликтовое излучение — это электромагнитное излучение, которое заполняет всю Вселенную. Изначально оно было предсказано теоретически в 1948 году российским физиком Георгием Гамовым и его коллегами Ральфом Альфвеном и Робертом Гернштадтом.
Они предположили, что после Большого взрыва должно было остаться остаточное излучение, которое можно было бы обнаружить в виде слабого шума при космическом излучении.
Само явление обнаружили в 1964 году астрономы из США Арно Пензиас и Роберт Вильсон.
Они работали на коротковолновом радиоантенном телескопе в Национальной лаборатории астрономии в Гринбанке, штат Нью-Джерси, и заметили случайные колебания радиоволн, которые не могли быть объяснены никакими известными источниками.
После тщательных исследований учёные пришли к логичному заключению, что эти колебания — реликтовое излучение, появившееся миллиарды лет назад.
Оно возникло всего через несколько стотысячных долей секунды после Большого Взрыва. Тогда Вселенная была еще очень тёплой и плотной. В те времена электроны, протоны и фотоны были тесно связаны друг с другом в плазме.
Вселенная продолжала расширяться и остывать. Электроны и протоны начали комбинироваться, образуя первые атомы водорода и гелия. Фотоны, которые не были способны без проблем перемещаться, смогли это делать, и они начали без проблем двигаться. Такие фотоны существуют во Вселенной до сих пор, и они составляют реликтовое излучение.
Основные свойства
У реликтового излучения следующие свойства:
- Гомогенность. Оно равномерно распределено по всей Вселенной. Это означает, что любой наблюдатель, независимо от своего местоположения, будет видеть одинаковую картину реликтового излучения.
- Изотропность. Реликтовое излучение излучается равномерно во все направления, что является признаком его происхождения от Большого Взрыва.
- Поляризация. Она довольно слабая. Это означает, что электрические волны излучения вибрируют в определенной плоскости. Поляризация может содержать важную информацию о ранней Вселенной, например, о структуре и эволюции галактик и космических структур.
Как исследовали неоднородности реликтового излучения
Как любое изучаемое явление в науке, оно не идеально однородно, и на его фоне могут наблюдаться различные неоднородности.
Другой пример — это аномальное отклонение от гауссового распределения амплитуд флуктуаций температуры.
В настоящее время ученые активно исследуют эти неоднородности, чтобы лучше понять физические процессы, лежащие в их основе, а также оценить их влияние на точность космологических измерений.
Для изучения неоднородностей в реликтовом излучении используются различные способы: фурье-анализ и анализ волновых пакетов. Также используются наблюдения в различных частотных диапазонах, что позволяет выделить различные источники неоднородностей.
Научные факты
Изучение реликтового излучения даёт ученым много информации о происхождении Вселенной и ее структуре. Например, данные о распределении веществ в раннее время, а также о галактиках и их скоплениях.
Несколько интересных научных фактов об этом явлении:
- Аномалии в реликтовом излучении потенциально указывают на наличие неоднородностей в прошлом. Это могло привести к формированию различных галактических объектов в нашей Вселенной.
- Разница в интенсивности реликтового излучения в разных направлениях, известная как дипольный эффект, может быть обусловлена движением нашей Галактики относительно фона излучения.
- Есть возможность, что в будущем это явление исследователи используют, чтобы создавать карты с гравитационными линзами. Оно распространяется абсолютно везде и является главным источником информации о ее раннем развитии.
- Температура составляет примерно 2,73 К (-270,42 °C). Это демонстрирует то, что Вселенная была значительно горячее в прошлом и в дальнейшем охладилась.
Различные мнения о ранней Вселенной, такие как инфляция и теория струн, предсказывают различные характеристики реликтового излучения, которые еще не были подтверждены экспериментально, но могут стать объектом будущих исследований.
Наблюдения реликтового излучения
Наблюдения реликтового излучения — один из наиболее важных методов изучения ранней Вселенной.
За всё время это было сделано несколько раз:
- WMAP — исследовательский зонд, запущенный НАСА 22 года назад, для измерения температурных анизотропий CMB.
- Planck — космическое исследование, проводимое ESA с4 года подряд для изучения космического микроволнового фона в более высоком разрешении, чем WMAP.
- ACT — телескоп, расположенный в пустыне Атакама в Чили, который используется для измерения анизотропий CMB.
- SPT — ещё один телескоп, расположенный на Южном полюсе, который также используется для измерения анизотропий CMB.
