Astronet > Tri goda nablyudenii WMAP: Rezul'taty

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Tri goda nablyudenii WMAP: Rezul'taty
21.03.2006 17:34 | M. E. Prohorov/GAISh, Moskva

Chto novogo polucheno posle obrabotki treh let nablyudenii WMAP? Poprobuem vydelit' samoe interesnoe (konechno, po sub'ektivnomu mneniyu avtora etoi stat'i).

Vyshedshie stat'i (astro-ph/0603449, 0603450, 0603451 i 0603452) nazyvayutsya odinakovo: "Tri goda nablyudenii Zonda Mikrovolnovoi Anizotropii im.Vilkinsona (WMAP)", razlichayutsya tol'ko podzagolovki.

pervaya posvyashena vyvodam, otnosyashimsya k kosmologii;
vtoraya – izmereniyam polyarizacii relikta;
tret'ya – analizu fluktuacii temperatury;

poslednyaya posvyashena nekotorym aspektam apparatury i obrabotki dannyh.

Rassmotrim po poryadku pervye tri. No predvaritel'no nuzhno sdelat' odno zamechanie. Vo vseh etih rabotah avtory delali ocenki kak s ispol'zovaniem tol'ko dannyh WMAP, tak i s privlecheniem drugih dannyh. V kachestve dopolnitel'nyh istochnikov v raznyh mestah publikacii ispol'zovalis' (po otdel'nosti ili v razlichnyh kombinaciyah) dannye nazemnyh i ballonnyh eksperimentov po izmereniyu anizotropii relikta (t.k. u nih bylo bol'shee uglovoe razreshenie i, sledovatel'no, imeyutsya dannye o bolee vysokih prostranstvennyh garmonikah), eksperiment po poisku dalekih sverhnovyh, dannye po krupnomasshtabnoi strukture, katalogi SDSS, 2dF i drugie. Ispol'zovanie dopolnitel'nyh dannyh obychno umen'shaet oshibki poluchaemyh ocenok, no raznye sochetaniya istochnikov, dayut raznye rezul'taty. Ochen' pohozhaya situaciya imeet mesto i pri ocenke parametrov, esli oni delayutsya v ramkah opredelennyh modelei ili pri zaranee sdelannyh predpolozheniyah o povedenii drugih parametrov, to rezul'taty poluchayutsya bolee tochnymi (tochnee, s men'shimi oshibkami), no sami rezul'taty zavisyat ot togo kakie modeli ili predpolozheniya ispol'zovalis'.

Poetomu, esli vy zametili razlichie v ocenkah odnih i teh zhe velichin "poluchennyh po dannym WMAP", obratite vnimanie na to, pri kakih imenno usloviyah oni delalis'.

Kosmologiya

"Standartnoi" segodnya schitaetsya ploskaya Lambda-CDM model' (pishetsya ΛCDM, chto oznachaet kosmologicheskuyu model', v kotoroi ploskaya Vselennaya zapolnena &Lambda-chlenom (temnoi energiei) i holodnoi temnoi materiei (Cold Dark Matter)). Anizotropiya mikrovolnovogo fona v etoi modeli opisyvaetsya shest'yu parametrami. Vot ih znacheniya, po dannym 3 let WMAP.

$\begin{tabular}{cll} \hline\hline Parametr & \multicolumn{1}{c}{3 goda} & \multicolumn{1}{c}{1 god} \\ \hline\noalign{\smallskip} $H_0$ & $73^{+3}_{-3}$ & $72^{+5}_{-5}$ \\[1mm] $\Omega_m h_0^2$ & $0.127^{+0.007}_{-0.013}$ & $0.144^{+0.016}_{-0.016}$ \\[1mm] $\Rightarrow \Omega_m$ & $0.234\pm0.035$ & ~--- \\[1mm] $100\Omega_b h_0^2$ & $2.23^{+0.07}_{-0.09}$ & $2.38^{+0.13}_{-0.12}$ \\[1mm] $\Rightarrow \Omega_m$ & $0.042\pm0.003$ & ~--- \\[1mm] $n_s$ & $0.951^{+0.015}_{-0.019}$ & $0.99^{+0.04}_{-0.04}$ \\[1mm] $\tau$ & $0.09^{+0.03}_{-0.03}$ & $0.17^{+0.08}_{-0.07}$ \\[1mm] $\sigma_8$ & $0.74^{+0.05}_{-0.06}$ & $0.92^{+0.1}_{-0.1}$ \\[1mm] \multicolumn{3}{l}{tak kak v etoi modeli $\Omega_b+\Omega_m+\Omega_\Lambda\equiv1$} \\[1mm] $\Rightarrow \Omega_\Lambda$ & $0.74\pm0.04$ & ~--- \\[1mm] \hline\hline \end{tabular}$

V etoi modeli vozrast Vselennoi okazyvaetsya ravnym

$$t_0=13.73^{+0.13}_{-0.17}$ milliardov let.$

Chto eto za parametry:

H₀ – postoyannaya Habbla, ee znachenie daetsya v km/s/Mpk. Esli vy vstrechaete v kosmologicheskih formulah velichinu h ili h₀, to eto bezrazmernaya postoyannaya Habbla h=H₀/(100 km/s/Mpk).
&Omega_m – plotnost' veshestva (eto nevidimoe temnoe veshestvo priroda kotorogo poka ne izvestna) v edinicah kriticheskoi plotnosti.
&Omega_b – plotnost' barionnoi materii (obychnogo veshestva) v edinicah kriticheskoi plotnosti.
&Omega_Λ – plotnost' Λ-chlena (ili temnoi energii) v edinicah kriticheskoi plotnosti.
n_s – pokazatel' stepeni spektra nachal'nyh vozmushenii.
τ – opticheskaya tolsha povtorno ionizovannogo veshestva vblizi nas.
σ₈ – srednyaya amplituda fluktuacii plotnosti veshestva na masshtabe 8 Mpk v sovremennuyu epohu.

Na samom dele s dannymi WMAP sravnivalas' gorazdo bole slozhnaya model', v kotoroi uchityvalis' sleduyushie vozmozhnosti:

Sushestvovanie massivnyh neitrino: parametrami byli polnaya massa vseh sortov ν, chislo sortov neitrino s nenulevoi massoi i vklad neitrino v obshuyu plotnost' Vselennoi.
Nalichie u Vselennoi nenulevoi prostranstvennoi krivizny (polozhitel'noi ili tricatel'noi).
Bolee slozhnyi spektr nachal'nyh vozmushenii: slozhnaya forma spektra vozmushenii plotnosti, nalichie tenzornoi komponenty vozmushenii (t.e. gravitacionnyh voln).
Temnaya energiya s w $\neq$ 1.
Effekt Syunyaeva-Zel'dovicha, slaboe gravitacionnoe linzirovanie i ryad drugih effektov.

Vot nailuchshie znacheniya parametrov dlya polnoi ΛCDM-modeli (so vsemi perechislennymi dopolneniyami) poluchennye tol'ko po dannym WMAP:

10²Ω_bh² = 2.23 A = 0.68 A_0.002 = 0.80

Δ_R² = 20X 10^-10 Δ_R²(k=0.002/Mpc) = 24X 10^-10 h = 0.73

H₀ = 73 km/s/Mpc ell_A = 302.6 n_s = 0.951

n_s(0.002) = 0.951 Ω_b = 0.042 Ω_bh² = 0.0223

Ω_c = 0.20 Ω_Λ = 0.76 Ω_m = 0.24

Ω_mh² = 0.127 σ₈ = 0.74 σ₈Ω_m^0.6 = 0.31

A_SZ = 0.99 t₀ = 13.7 Gyr τ = 0.088

θ_A = 0.595 arcdeg z_eq = 3036 z_r = 10.9

Parametry dlya mnozhestva drugih modelei i dlya dannyh WMAP v sochetanii s drugimi eksperimentami, vy naidete na saite lambda (NASA). Vot eshe parametry, pokazavshiesya mne interesnymi: oni svyazany s istoriei reionizacii Vselennoi. Do z nemnogo bol'shih 1000 vselennaya byla dostatochno goryachei, chtoby veshestvo v nei ostavalos' v ionizirovannom sostoyanii. Zatem proizoshla rekombinaciya, veshestvo stalo prozrachnym dlya ne slishkom zhestkogo elektromagnitnogo izlucheniya (ot ul'trafioleta i dal'she v dlinnovolnovuyu oblast'). Imenno granica rekombinacii ili, kak ee eshe nazyvayut, poverhnost' poslednego rasseyaniya i yavlyaetsya istochnikom reliktovogo izlucheniya, kotoroe issleduet WMAP. No vokrug nas mezhgalakticheskoe veshestvo snova ionizovano. Veroyatno prichinoi reionizacii bylo moshnoe zhestkoe izluchenie ot kvazarov i zvezd pervogo pokoleniya. No kogda eto proizoshlo? Vot chto govoryat ob etom rezul'taty treh let nablyudenii WMAP:

Opticheskaya tolsha ionizovannogo veshestva vokrug nas (tochnee ot nas do poverhnosti poslednego rasseyaniya) sostavlyaet &tau=0.09. (Eta velichina sushestvenno izmenilas', rezul'taty 1-go goda WMAP davali zametno bol'shee znachenie &tau=0.15-0.17.)
Reionizaciya proizoshla na krasnom smeshenii z_reion=10.9(+2.7/-2.3).
Eto sootvetstvuet vozrastu Vselennoi z_reion=365 mln.let.

Vyvody avtorov publikacii

Dlya opisaniya rezul'tatov nablyudeniya vpolne dostatochno okazyvaetsya minimal'noi (s shest'yu parametrami) ΛCDM kosmologicheskoi modeli. Nesmotrya na to, chto tochnost' spektra na vysokih sfericheskih garmonikah uluchshilas' v 3 raza. Krome togo delayutsya opredelennye vyvody otnositel'no figuriruyushei v etoi modeli "novoi fizike", a imenno o tesnoi materii, temnoi energii i mehanizme generacii pervichnyh fluktuacii.

Struktura nablyudaemyh akusticheskih pikov na spektre moshnosti yavno ukazyvaet, chto temnoe veshestvo imeet ne barionnuyu prirodu.
Dannye WMAP soglasuyutsya s model'yu ploskoi ili prakticheski ploskoi Vselennoi v kotoroi svoistva temnoi energii blizki k Λ-chlenu (w=-1).
Klassicheskii spektr nachal'nyh vozmushenii Garrisona-Zel'dovicha ne soglasuetsya v dannymi WMAP. Trebuetsya libo nalichie tenzornoi komponenty (gravitacionnyh voln), libo drugoi pokazatel' spektra n_s<1. [Etot rezul'tat horosho soglasuetsya s prosteishei inflyacionnoi model'yu m²φ².]

Polyarizaciya

Eshe ne napisano.

Fluktuacii temperatury

Eshe ne napisano.

Publikacii s klyuchevymi slovami: Kosmologiya - anizotropiya reliktovogo izlucheniya - WMAP Publikacii so slovami: Kosmologiya - anizotropiya reliktovogo izlucheniya - WMAP
Sm. takzhe: Razlozhenie dalekogo sveta Formirovanie galaktik v magnitnoi Vselennoi "Effekty" Zel'dovicha, zapechatlennye na nashem nebe Sverhnovaya 1994D i neozhidannaya Vselennaya Kuda smeshaetsya krasnoe smeshenie? Samaya dalekaya sverhnovaya tipa Ia Rashid Alievich Syunyaev (k semidesyatiletiyu so dnya rozhdeniya) Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati

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

10²Ω_bh²	=	2.23	A	=	0.68	A_0.002	=	0.80
Δ_R²	=	20X 10^-10	Δ_R²(k=0.002/Mpc)	=	24X 10^-10	h	=	0.73
H₀	=	73 km/s/Mpc	ell_A	=	302.6	n_s	=	0.951
n_s(0.002)	=	0.951	Ω_b	=	0.042	Ω_bh²	=	0.0223
Ω_c	=	0.20	Ω_Λ	=	0.76	Ω_m	=	0.24
Ω_mh²	=	0.127	σ₈	=	0.74	σ₈Ω_m^0.6	=	0.31
A_SZ	=	0.99	t₀	=	13.7 Gyr	τ	=	0.088
θ_A	=	0.595 arcdeg	z_eq	=	3036	z_r	=	10.9