Речь идет о так называемом реликтовом излучении и снимках, полученных аппаратом «Планк» Европейского космического агентства. Реликтовое излучение, приходящие со всех сторон электромагнитные волны, было открыто еще полвека (в 1965 году) назад, но с тех пор ученые не утратили к нему интереса. Интерес астрофизиков продиктован тем, что именно реликтовое излучение позволяет ответить на такие важные вопросы, как «каковы форма Вселенной?», «почему и с какой скоростью она расширяется?», «что будет с нашим миром дальше?» и «что такое темная энергия?».
Реликтовое излучение — это вспышка, сопровождавшая Большой Взрыв. Из-за расширения Вселенной свет сначала стал инфракрасным, а потом и СВЧ-излучением, которое, по первоначальным теоретическим оценкам, должно было приходить со всех сторон абсолютно одинаково, так как Вселенная тоже предполагалась однородной. Но в 1992 году российские и американские исследователи, независимо друг от друга проанализировавшие данные с двух разных космических детекторов, обнаружили неоднородность реликтового фона. И встал вопрос о том, как получить еще более точную картинку неба в микроволновом диапазоне — чтобы разобраться в причинах неоднородстей. Или, как говорят ученые, анизотропии.
На смену советскому детектору «Реликт-1» и американскому COBE в нулевых годах пришел WMAP. А на смену WMAP в 2009 году заступил еще более совершенный «Планк». Результаты напоминали переход от наблюдения за небом полуслепого человека к рассматриванию его слегка близоруким глазом; «Планк» дает картинку, которую бы видел близорукий человек без очков, умей он воспринимать микроволны глазами. Там, где раньше был виден ровен фон, ученые заметили неправильной формы пятна и на снимках «Планка» они видны намного четче, чем на изображениях с борта WMAP.
По словам специалистов, работающих с детектором, загадочные небольшие пятна возникают из-за взаимодействия реликтового излучения с материей. Причем, учитывая размер пятен и то, что микроволны приходят с расстояния свыше 13 миллиардов световых лет, это не просто отдельные галактики — речь идет о крупномасштабных образованиях, сверхскоплениях галактик, обычного вещества и темной материи. Предварительные оценки, сделанные на основе новых данных, указывают на несколько меньшую долю темной энергии, чем считалось ранее и, соответственно, на большую долю как обычной, так и темной материи.
Немного о космологии
Строго говоря, мы видим не совсем то же излучение, которое возникло непосредственно при Большом Взрыве. Первые 370 тысячелетий пространство было заполнено плазмой, которая из-за высокой температуры напоминала по своим свойствам пламя свечи — яркое и при этом непрозрачное. Затем плазма остыла, начали зажигаться первые звезды, а излучение начало свободно распространяться во всех направлениях.
Даже самые совершенные детекторы, венец современных технологий, видят реликтовое излучение вовсе не в режиме «навел на небо и получил картинку». Чтобы получить картинку, «Планк» снимал небо с большой выдержкой и полная панорама собрана из снимков, полученных за 15,5 месяцев непрерывных наблюдений! А еще ученым пришлось отдельно устранять засветку, созданную Млечным путем.
Темная материя — это некие пока что никем не зарегистрированные элементарные частицы, которые обнаруживают себя лишь за счет гравитационного действия на обычную материю. По самым осторожным оценкам темной материи в разы больше обычной; ее не стоит путать ни с обычным, но скрытым веществом вроде холодной пыли, ни с известными и при этом трудноуловимыми частицами вроде нейтрино. И уж тем более не стоит смешивать темную материю с темной энергией.
Темной энергией астрофизики называют нечто, что отвечает за ускоренное расширение Вселенной. Вселенная расширяется и по пока что неизвестным причинам скорость расширения не падает (хотя должна бы, ведь отдельные ее части стягиваются вместе гравитацией!), а растет. В масштабах Вселенной действует какая-то сила, которая превосходит гравитацию и об ее природе известно еще меньше, чем о темной материи. Одни физики считают, что даже совершенно пустое пространство без всяких полей и частиц обладает небольшим отрицательным давлением, а другие ученые говорят об особом поле, которое называют квинтэссенцией.
Чем бы не была темная энергия, она влияет на характеристики реликтового излучения и новые данные позволяют немного уменьшить вклад этой загадочной сущности. Более точные данные помогут теоретикам проверить некоторые гипотезы и, вероятно, приблизиться к разгадке одной из фундаментальных тайн нашего мира.