Вселенная, как ее видит Планк
The universe as seen by Planck
Планк показывает "почти идеальную" Вселенную
После более чем двухлетнего кропотливого анализа, космологи, работающие в космическом проекте Планк, стоимостью — 700 млн., объявили о своих первых результатах. Выступая сегодня в штаб-квартире Европейского космического агентства (ЕКА) в Париже, исследователи обнародовали самые точные на сегодняшний день измерения космического микроволнового фонового (реликтового) излучения - остаток Большого взрыва.
Результаты заставляют пересмотреть в сторону понижения доли составных частей Вселенной: темная энергия с 74% до 68,3%, в то время как темная материя составляет 26,8% от общего объема (по сравнению с 22%) и обычное вещество 4,9% (по сравнению с 4%). Результаты Планка также показывают, что Вселенная примерно на 80 миллионов лет старше, чем думалось, устанавливая возраст Вселенной в 13,8 миллиарда лет. Ученые с Планка также говорят, что нет никаких доказательств существования дополнительного четвертого типа нейтрино, о котором были намеки в отчете НАСА Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).
«Прогресс, достигнутый в понимании происхождения Вселенной на порядок лучше по сравнению с тем, что было сделано раньше», говорит генеральный директор ЕКА Жан-Жак Дорден. «Так как ученые получили гораздо больше, чем они ожидали, то эти [данные] можно назвать идеальным, ну или почти идеальными».
В июле 2010 года ЕКА выпустила первый обзор всего неба Планком, где видны крошечные колебания температуры реликтового излучения, которые, как полагают, были следствием одних и тех же нерегулярностей в космосе, что привело к образованию галактик. В новых результатах, опубликованных сегодня, космологи использовали данные около 15 месяцев работы Планка.
Зондирование Большого Взрыва
Запущенный ЕКА в 2009 году, космический аппарат Планк использует два прибора для измерения реликтового излучения на частотах между 27 ГГц и 1 ТГц. Он собирает эти измерения в точке пространства, находящейся около 1,5 млн. км дальше от Солнца, чем Земля. Это место известно как точка Лагранжа L2. Планк парит там, едва возмущаемый паразитными сигналами с Земли и без необходимости использовать много топлива, чтобы остаться на месте.
Космологи считают, что древняя Вселенная прошла период очень быстрого роста - период, который начался 10
–35
с после Большого взрыва, во время которого Вселенная, как полагают, претерпела огромное расширение, называемое инфляцией.
Реликтовое излучение народилось около 380.000 лет после Большого Взрыва, когда изначальные протоны, нейтроны и электроны образовали нейтральные атомы, позволившие фотонам "отвязаться" и, наконец, двигаться свободно. Фотоны смогли вдруг беспрепятственно передвигаться в пространстве, их длины волн увеличивались за счет расширения Вселенной, оставляя дымку микроволнового излучения во всех направлениях.
Новые результаты
Как и WMAP, предыдущий обзор по реликтовому излучению, Планк обнаружил
почти идеально согласие с инфляционными моделями и стандартной моделью космологии. Известная как «лямбда-CDM» (лямбда холодная темная материя), эта модель описывает плоскую, однородную Вселенную с преобладанием темной материи и темной энергии. «Существует мало сомнений, что теперь мы раскрыли фундаментальную истину о Вселенной», говорит Джордж Ефстасио (George Efstathiou) из Кембриджского университета, выступая на пресс-конференции ЕКА.
Дэвид Шпергель (David Spergel), астрофизик-теоретик из Принстонского университета, который работал над данными WMAP, сказал для
physicsworld.com
, что результаты Планка «великий триумф» для эксперимента и теории. «С еще большей точностью, чем WMAP, данные[Планка] соответствуют стандартной модели», говорит он.
Есть, однако, некоторые намеки на физику за пределами стандартной модели космологии в новых данных с Планка. Джордж Ефстасио показал, что колебания температуры реликтового излучения на больших угловых масштабах не совпадают с предсказаниями стандартной модели, плюс к тому асимметрия в средних температурах на противоположных полушариях неба. На такие отклонения намекал и WMAP, но это в значительной степени игнорировалось из-за сомнений в их происхождении.
«Такие особенности вызваны не галактическим излучением или приборами», говорит Ефстасио. «Это экзотическая физика - там, кажется, есть некоторая остаточная память о больших масштабах от предыдущих этапов Вселенной». Одно из возможных объяснений этого заключается в том, что Вселенная не является одинаковой во всех направлениях в более широком масштабе, чем мы можем наблюдать.
Космолог Джоанна Данкли (JoannaDunkley) из Оксфордского университета говорит, что аномалии на большом угловом масштабе «дразнящие» и могут указывать на новую физику. «Необходимо еще подумать о том, какие теоретические модели могут производить такого рода сигнал,» говорит она.
Еще одна большая цель миссии Планка - выявление очень незаметного типа поляризации, известного как "B-моды", которые восходят к периоду инфляции и определяется плотностью реликтовых гравитационных волн. Если такие волны можно было бы обнаружить, они могли бы сказать нам о механизме, порождающем их в первые моменты жизни вселенной, что вызвало инфляцию, и даже если что-то было до Большого Взрыва. Однако, Ефстасио говорит, что исследователи с Планк еще не использовали эти данные.
Материалы с проекта Планка, опубликованные сегодня представляют только половину результатов, ожидаемых от Планка за время его существования.
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение было впервые обнаружено в 1964 году американскими радио астрономами Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном, заработавшим на пару в 1978 году Нобелевскую премию по физике. Далее был проект от НАСА - Cosmic Background Explorer (COBE), который ярко осветил поле космологии в 1992 году, когда он показал, что реликтовое излучение не является однородным, но имеет свои особенности, которые несут информацию о ранней Вселенной.
Запуск WMAP в 2001 году, и его изучение реликтового излучения оказалось огромным оправданием для стандартной модели космологии. Через несколько лет после запуска, с WMAP был получен первый обзор реликтового излучения по всему небу и показал температуру этого радиационного фона в мельчайших деталях. В 2006 году, после трех лет сбора данных, исследователи с WMAP измерили невероятно слабый сигнал поляризации фотонов, что позволило космологам сделать вывод о величине флуктуаций, вызванных искажающим влиянием материи и насколько они связаны с гравитационными волна в ранней Вселенной. WMAP установил сильные ограничения на модели инфляции, показав, что первые звезды сформировались, когда Вселенной было 400 миллионов лет.
Около 30 статей, основанных на результатах Планка появятся
ArXiv
завтра.
«Существует мало сомнений, что теперь мы раскрыли фундаментальную истину о Вселенной», говорит Джордж Ефстасио (George Efstathiou) из Кембриджского университета, выступая на пресс-конференции ЕКА."
Интересно было бы знать, в данной программе участвовал кто-нибудь из ученых-физиков противников гипотезы "Большого взрыва"?
www.cosmologystatement.org/