Na saite Astrometriya Astronomicheskie instrumenty Astronomicheskoe obrazovanie Astrofizika Istoriya astronomii Kosmonavtika, issledovanie kosmosa Lyubitel'skaya astronomiya Planety i Solnechnaya sistema Solnce

Otgoloski shuma rannei Vselennoi v prostranstvennom raspredelenii galaktik
26.05.2001 17:31 | K. A. Postnov/GAISh, Moskva

Bez preuvelicheniya mozhno skazat', chto v poslednie gody izuchenie reliktovogo mikrovolnovogo fona i ego uglovyh flyuktuacii prineslo naibol'shee kolichestvo blestyashih rezul'tatov v kosmologii. Proshel vsego lish' god posle publikacii rezul'tatov prevoshodnyh balonnyh eksperimentov MAXIMA i BOOMERANG (Melchiori et al ApJ 536, L63 (2000), izmerivshih spektr flyuktuacii reliktovogo izlucheniya v masshtabah menee gradusa. Nedavno poyavilis' novye dannye eksperimentov QMASK (Xu et al. 2001, astro-ph/0104419) i DASI (Halverson et al., 2001, astro-ph/0104489). Eti eksperimenty odnoznachno pokazali, chto prostranstvennye secheniya nashei Vselennoi imeyut topologiyu pochti ploskogo Evklidova prostranstva (ogranicheniya na radius krivizny poryadka razmera sovremennogo gorizonta), a osnovnaya dolya energii vo Vselennoi sosredotochena v Temnoi Energii (kosmologicheskoi postoyannoi ili kvintessencii), effektivno sozdayushei antigravitaciyu i opredelyayushei uskorennoe rasshirenie Vselennoi v sovremennuyu epohu. Uskorennoe rasshirenie Vselennoi nezavisimo ustanovleno po izmereniyu bleska dalekih sverhnovyh tipa Ia, kotorye mozhno schitat' istochnikami postoyannoi moshnosti (standartnye svechi) (sm. nedavnyuyu zametku S.I.Blinnikova na etom saite).

V konce maya poyavilas' ochen' interesnaya rabota Krisa Millera, Roberta Nihola (Universitet Karnegi Mellon, Pittsburg, SShA) i Devida Batuski (Universitet Mein, Orono, SShA) (budet opublikovana v zhurnale Saiens, sm, astro-ph/0105423), v kotoroi izuchayutsya oscillyacii v krupnomasshtabnom raspredelenii galaktik. Motivaciya raboty prosta. Soglasno modeli goryachei Vselennoi, my nablyudaem flyuktuacii temperatury reliktovogo fona, kotorye est' prosto "otpechatok" akusticheskih kolebanii pervichnoi plazmy v epohu rekombinacii, kotoroi sootvetstvuet krasnoe smeshenie (primerno 100000 let posle nachala rasshireniya). Kolebaniya plazmy v svoyu ochered' vyzvany pervichnymi kvantovo-mehanicheskimi flyuktuaciyami, kotorye neizbezhno dolzhny prisutstvovat' na ochen' rannei (kvantovo-gravitacionnoi) stadii evolyucii Vselennoi. Do epohi rekombinacii veshestvo nahodilos' v sostoyanii, predstavlyayushem soboi smes' fotonov, elektroneitral'noi vodrodno-gelievoi plazmy i temnogo veshestva. Pod deistviem gravitacionnoi neustoichivosti oblasti povyshennoi plotnosti stremilis' szhimat'sya, no davlenie fotonov bylo stol' veliko, chto v plazme voznikali akusticheskie kolebaniya (kak v obychnoi sploshnoi srede). Imenno eti akusticheskie oscillyacii (ih eshe nazyvayut Saharovskimi oscillyaciyami, v chest' A.D. Saharova, vpervye teoreticheski predskazavshego ih sushestvovanie v 1965 g.) i nablyudayutsya v uglovom spektre reliktovyh flyuktuacii, izmerennom v ukazannyh vyshe eksperimentah.

Rost vozmushenii, privedshii k obrazovaniyu nablyudaemyh struktur vo Vselennoi (galaktik i skoplenii galaktik), nachalsya tol'ko posle epohi rekombinacii v "holodnom" neitral'nom veshestve, prozrachnom dlya izlucheniya, v kotorom davlenie fotonov perestalo igrat' sushestvennuyu rol'. Poskol'ku veshestvo i izluchenie do epohi rekombinacii bylo tesno "scepleno" mezhdu soboi iz-za Tomsonovskogo rasseyaniya fotonov na svobodnyh elektronah plazmy, "portret" oscillyacii dolzhen byl by byt' zapechatlen v kolebaniyah plotnosti veshestva, kotorye vposledstvii i sozdali nablyudaemuyu krupnomasshtabnuyu strukturu Vselennoi. Zametim, chto nuzhno brat' dostatochno bol'shie masshtaby - bolee 50 Mpk, tak kak v men'shih masshtabah oscillyacii plotnosti prosto "zamyty" lokal'nymi dvizheniyami galaktik i skoplenii.

Miller, Nihol i Batuski proanalizirovali prostranstvennyi spektr flyuktuacii raspredeleniya galaktik i skoplenii galaktik po dannym neskol'kih katalogov, dannye v kotoryh pozvolyayut dostatochno polno opisat' strukturu do razmerov oblastei s razmerami v gigaparsek. Bylo obnaruzheno, chto spektr prostranstvennyh flyuktuacii nablyudaemoi plotnosti veshestva v nashu epohu (na krasnyh smesheniyah poryadka 0.1) yasno svidetel'stvuet o kolebaniyah, i bolee togo, iz etih dannyh byl vosstanovlen spektr etih kolebanii (zavisimost' ot masshtaba). Rezul'tat priveden na risunke (pravaya chast').

Dalee avtory vzyali standartnuyu kosmologicheskuyu model' i opredelili, pri kakih parametrah dolzhna poluchat'sya takaya kartina krupnomasshtabnyh flyuktuacii plotnosti. Eti parametry (polnaya plotnost' veshestva v edinicah kriticheskoi plotnosti, , plotnost' barionnogo veshestva v edinicah kriticheskoi plotnosti, i pokazatel' naklona prostranstvennogo spektra pervichnyh flyuktuacii ) nahodyatsya v otlichnom soglasii s nezavisimymi opredeleniyami iz drugih dannyh. Edinstvennyi vazhnyi parametr, kotoryi ne opredelyaetsya iz flyuktuacii plotnosti - vklad v polnuyu plotnost' energii vakuuma (temnoi energii, kosmologicheskoi postoyannoi ili kvintessencii), . No ego mozhno vzyat' iz nezavisimyh nablyudenii sovremennoi dinamiki rasshireniya Vselennoi po sverhnovym tipa Ia, soglasno kotorym ,

Takim obrazom, nablyudeniya krupnomasshtabnoi struktury na krasnyh smesheniyah v sochetanii s dannymi o dinamike rasshireniya Vselennoi na pozvolyayut vosstanovit', kakim dolzhen byl by byt' "portret" akusticheskih kolebanii plazmy v epohu rekombinacii na ! Rezul'tat - sm. levuyu chast' Risunka, na kotorom priveden izmerennyi spektr uglovyh flyuktuacii reliktovogo izlucheniya - prosto porazitelen: sploshnaya krivaya ne yavlyaetsya nailuchshim opisaniem nablyudatel'nyh dannyh, ona poluchena teoreticheski iz standartnoi kosmologicheskoi modeli goryachei Vselennoi s privedennymi vyshe parametrami.

Obrashaet na sebya vnimanie fakt nalichiya vtorogo i tret'ego pika v spektre uglovyh oscillyacii, odnoznachno podtverzhdayushih sovremennye predstavleniya ob iznachal'noi fazovoi skorrelirovannosti flyuktuacii. Eto moglo byt' tol'ko esli v ochen' rannei Vselennoi sushestvovala epoha ochen' bystrogo (kvazi-eksponencial'nogo) rasshireniya (model' inflyacionnoi Vselennoi).

Risunok 1. Sprava: prostranstvennyi spektr flyuktuacii plotnosti, postroennyi po dannym o galaktikah i ih skopleniyah. Sploshnaya liniya - nailuchshaya approksimaciya v kosmologicheskoi modeli s parametrami, ukazannymi v tekste. Sleva: uglovoi spektr flyuktuaciya reliktovogo izlucheniya po dannym eksperimenta MAXIMA i BOOMERANG. Sploshnaya krivaya - TEORETIChESKOE predskazanie flyuktuacii temperatury reliktovogo izlucheniya v epohu rekombinacii v modeli s parametrami, poluchennymi iz analiza prostranstvennogo raspredeleniya veshestva. Risunok iz raboty Miller, Nichol, Batuski, astro-ph/0105423.

Publikacii s klyuchevymi slovami: krupnomasshtabnaya struktura Vselennoi - Kosmologiya - Reliktovoe izluchenie Publikacii so slovami: krupnomasshtabnaya struktura Vselennoi - Kosmologiya - Reliktovoe izluchenie
Sm. takzhe: Dipol' reliktovogo izlucheniya: polet skvoz' Vselennuyu Razlozhenie dalekogo sveta Karta reliktovogo izlucheniya ot "Planka" Formirovanie galaktik v magnitnoi Vselennoi Gaz v skoplenii galaktik sozdaet dyru v reliktovom izluchenii "Effekty" Zel'dovicha, zapechatlennye na nashem nebe Sverhnovaya 1994D i neozhidannaya Vselennaya Vse publikacii na tu zhe temu >>