Reliktovoe izluchenie daet nam massu informacii o rannei Vselennoi. Samo izluchenie imeet krasnoe smeshenie poryadka tysyachi, no prinosit dannye i o gorazdo bolee dalekih etapah zhizni Vselennoi. Delo v tom, chto hotya izluchenie pochti odnorodno raspredeleno po nebu (otkloneniya sostavlyayut menee odnoi tysyachnoi ot signala), tem ne menee prakticheski na vseh uglovyh masshtabah proyavlyaetsya anizotropiya (sm. bol'shoi obzor v astro-ph/0209215). Dlya togo, chtoby ee zametit', nado izmeryat' temperaturu fona s tochnost' v neskol'ko desyatkov mikrogradusov! Za poslednie 15 let provedeno mnozhestvo eksperimentov, posvyashennyh izmereniyu anizotropii. Samye svezhie i podrobnye dannye polucheny na sputnike WMAP. Tak vot, nablyudeniya anizotropii pokazyvayut nam Vselennuyu takoi, kakoi ona byla spustya trillionnye doli sekundy posle svoego "rozhdeniya" (mnogie podrobnosti mozhno naiti v svezhem obzore Lainvivera astro-ph/030517).

Dlya illyustracii anizotropii na raznyh uglovyh masshtabah ispol'zuyut risunki, podobnye privedennym. Po gorizontal'noi osi otlozheny t.n. nomera mul'tipolei. Po suti dela - eto obratnyi uglovoi razmer neodnorodnostei: l=10 grubo sootvetstvuet 10 gradusam, l=100 - odnomu gradusu (eto ochen' vazhnyi masshtab - uglovoi razmer gorizonta na moment rekombinacii). Vertikal'naya os' - s tochnost'yu do konstanty otlozheno proizvedenie l(l+1)C_l, gde l - nomer mul'tipolya, a C_l - t.n. moment mul'tipolya.

Poprobuem bolee populyarno opisat', chto otlozheno po vertikal'noi osi (s neizbezhnymi uprosheniyami). My hotim posmotret', kak fluktuiruet temperatura fona na vsem nebe na kakom-to uglovom masshtabe. Dopustim, nas interesuet masshtab v odin gradus. Sdelaem dva "teleskopa" (rupornye antenny), kotorye odnovremenno pokazyvayut dva uchastka neba razmerom po odnomu gradusu. Budem navodit' nashi teleskopy v proizvol'nyh (raznyh) napravleniyah, zapisyvat' dannye ob otklonenii temperatury ot srednei i usrednyat' eti dannye. V itoge, my budem imet' velichinu, harakterizuyushuyu fluktuacii na etom masshtabe (yasno, chto esli fluktuacii net, to budet nol'). Tak vot, otlozhennaya po vertikal'noi osi hitraya velichina svyazana izvestnymi sootnosheniyami s opisannoi nami proceduroi.

Na samom dele v zhizni vse slozhnee. Vy ne mozhete dlya kazhdogo ugla (t.e. dlya kazhdogo nomera mul'tipolya) izmenyat' konstrukciyu, da v etom i net neobhodimosti. Krome togo est' nekotoraya diagramma napravlennosti "teleskopa" - grubo govorya, ego uglovoe razreshenie. Imenno uglovoe razreshenie opredelyaet maksimal'noe znachenie l, t.e. minimal'nyi uglovoi masshtab (sm. detali v astro-ph/0209215). Real'no vsegda proishodit slozhnyi pereschet (v ramkah nekotoryh predpolozhenii - v pervuyu ochered' o gaussovost' fluktuacii) izmerennogo signala v momenty mul'tipolei.

Do WMAP bylo neskol'ko (nazemnyh i balonnyh) eksperimentov, kotorye davali informaciyu o spektre moshnosti reliktovogo izlucheniya na masshtabah ot gradusov do neskol'kih uglovyh minut (na men'shih masshtabah fluktuacii "zamyvayutsya"). Vazhno ponyat', naskol'ko nadezhny vse eti izmereniya na raznyh l. Eksperimenty mozhno razdelit' na dve kategorii: vysokochastotnye i nizkochastotnye. U nih svoi osobennosti, svoi nedostatki. Karolina Odman i ee kollegi popytalis' ponyat', kak sootnosyatsya drug s drugom ih rezul'taty.

Ni odin eksperiment sam po sebe ne dast takuyu krasivuyu krivuyu, kak pokazano na risunke. Eksperiment daet "tochki" - dannye (s kakimi-to neopredelennsotyami) dlya neskol'kih uglovyh masshtabov. Zatem eti "tochki" mozhno propisyvat' kakoi-to krivoi - poluchat' spektr. Obychno berut kakuyu-to kosmologicheskuyu model' (s mnozhestvom parametrov), i s ee pomosh'yu poluchayut spektr (var'iruya eti samye parametry, dobivayas' nailuchshego sootvetstviya s nablyudeniyami). No esli my hotim "issledovat' issledovaniya", to nuzhno vzyat' kakuyu-to prostuyu chetkuyu model', i smotret', chto budet poluchat'sya pri rabote s dannymi raznyh eksperimentov.

Avtory ispol'zovali pyat' gaussian (t.e. 15 parametrov - polozhenie maksimuma, "shirina", vysota). Na verhnem risunke pokazana nailuchshaya podgonka rezul'tatov WMAP: dlya l ot 50 do 1250 vse poluchaetsya prekrasno. Na shesti nizhnih pokazano sravnenie rezul'tatov nizkochastotnyh, vysokochastotnyh eksperimentov i WMAP. V pervoi stroke (sleva napravo) pokazany dannye vysokochastotnyh nablyudenii, nizkochastotnyh nablyudenii i ih summa, propisannye pyat'yu gaussianami. Na risunkah v nizhnei stroke eti dannye byli ispol'zovany dlya obrabotki dannyh WMAP. Vidny sushestvennye razlichiya. Ochevidno, naprimer, chto nizkochastotnye dannye zavyshayut vysotu tret'ego pika otnositel'no vtorogo, a vysokochastotnye dannye dayut bolee "rasplyvchatye", shirokie profili. Eto pomogaet ponyat' naskol'ko nadezhny dannye eksperimentov, uvereny li my ili net v interpretacii poluchennyh rezul'tatov. Vse eto ochen' vazhno dlya raboty s real'nymi fizicheskimi modelyami, opisyvayushimi spektr moshnosti reliktovogo izlucheniya.

---

Publikacii s klyuchevymi slovami: anizotropiya reliktovogo izlucheniya Publikacii so slovami: anizotropiya reliktovogo izlucheniya
Sm. takzhe: Astronomy obnaruzhili ogromnuyu "dyru" vo Vselennoi Nobelevskaya premiya po fizike 2006 – astronomam! Tri goda nablyudenii WMAP: Rezul'taty Obrabotany tri goda nablyudenii WMAP! Tri goda nablyudenii WMAP: Anons Kartografirovanie Vselennoi Reliktovoe izluchenie