Реликтовое холодное пятно

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Обведённая область — реликтовое холодное пятно.
Соотношение между сверхпустотой и температурой реликтового излучения

Реликтовое холодное пятно или Сверхпустота Эридана[источник не указан 222 дня] (англ. CMB Cold Spot или Eridanus Supervoid) — область в созвездии Эридан с необычно низким микроволновым излучением и большими размерами по сравнению с ожидаемыми свойствами реликтового излучения. Реликтовое холодное пятно приблизительно на 70 мкК холоднее, чем средняя температура реликтового излучения (около 2,7 К), в то время как средние колебания температуры в последнем составляют всего 18 мкК[1].


Открытие и исследование[править | править вики-текст]

Группа американских астрофизиков под руководством профессора Лоуренса Рудника из Университета Миннесоты обнаружила «колоссальное космическое ничто», огромную дыру во Вселенной, диаметр которой составляет, по условным оценкам первооткрывателей, примерно миллиард световых лет (один световой год — приблизительно 10 трлн км).


Главная изюминка открытия состоит в том, что в этой суперпустоте, условно занимающей участок небесной сферы в созвездии Эридана, предположительно отсутствует не только обычное вещество, но и пресловутая темная материя. Иными словами, как намекают американские ученые, главная физическая составляющая Суперпустоты Эридана — это неуловимая темная энергия (космический вакуум, всепроникающее сверхслабое поле — о природе этой субстанции ученые до сих пор фактически ничего не знают).

Параллельная вселенная[править | править вики-текст]

По спорным утверждениям некоторых физиков реликтовое холодное пятно может быть отпечатком другой вселенной за пределами нашей, вызванным квантовой запутанностью между вселенными, до разделения космической инфляцией[2]. Профессор Университета Северной Каролины Лаура Мерсини-Хафтон считает: «Стандартная космология не может объяснить такой гигантской космической дыры … это явный отпечаток другой вселенной за нашим краем».


Суперпустота Эридана

Может ли обнаруженная американскими астрофизиками супердыра претендовать на статус эпохального космологического открытия, открывающего новую главу в многолетних исследованиях структуры Вселенной и физической природы составляющих ее видов вещества и энергии?

Наиболее впечатлительные коллеги Лоуренса Рудника уже поспешили воспеть ему хвалу и признать результаты его исследования чуть ли не самыми значимыми за последнее десятилетие. Директор Института вычислительной космологии при Дархэмском университете (Великобритания) Карлос Фрэнк отметил в интервью корреспонденту BBC, что «эта работа — очень элегантная и убедительная демонстрация реального существования темной энергии во Вселенной».

Однако так ли уж убедительна предложенная Рудником революционная интерпретация суперпустоты (в английском оригинале — supervoid) Эридана? Чтобы попытаться ответить на этот вопрос, обратимся к тому набору экспериментальных фактов, на основании которых и была предложена сенсационная гипотеза.

По собственному признанию профессора Рудника, «повнимательнее приглядеться к таинственному участку небесной сферы в районе созведия Эридан» его поначалу заставило праздное любопытство. Изучая данные, полученные радиотелескопом VLA (Very Large Array) Национальной радиоастрономической обсерватории США в штате Нью-Мексико, он решил проверить собранную этим телескопом информацию о наличии различных источников радиоизлучения (радиогалактик и квазаров) на примере известной астрофизикам с 2004 года аномальной зоны — «холодного пятна WMAP».

Аномалия этой зоны заключается в том, что в ней ослаблено так называемое реликтовое излучение. Как известно, Вселенная заполнена довольно однородным электромагнитным излучением (радиационным космическим фоном) в виде реликтовых (образовавшихся на раннем этапе эволюции Вселенной) фотонов. Реликтовое излучение ранней Вселенной было впервые зафиксировано в 1964 году американцами Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном. Выяснилось, что оно обладает спектром абсолютно черного тела и к настоящему времени имеет температуру 2,75 °K. В то же время неоднородность более поздней Вселенной (вариации плотности вещества в ее различных областях) наложила свой отпечаток на реликтовое излучение: оно приходит с разных сторон на Землю с различной интенсивностью. В начале 90-х благодаря данным спутника NASA COBE (Cosmic Microwave Background Explorer) выяснилось, что вариации этой интенсивности очень малы и составляют примерно одну стотысячную долю самой температуры излучения. Более совершенный космический аппарат NASA — Wilkinson Microwave Anisotopy Probe (WMAP), запущенный в 2001 году, за несколько лет составил еще более детальную карту температурного распределения реликтового фона Вселенной. Был выявлен проблемный участок в районе созвездия Эридан («холодное пятно WMAP»), на котором зафиксировано особенно заметное отклонение от среднестатистических показателей.

Несколько лет астрофизики гадали, считать эту температурную аномалию исторической особенностью реликтового излучения (следствием изначальной неравномерности его распределения в очень ранней Вселенной), или же причина его возникновения кроется в специфическом гравитационном воздействии на фотоны, оказываемом тем участком космического пространства, через который они проходят на своем пути к Земле.

Ответ на этот вопрос был получен группой Рудника благодаря уже упоминавшемуся анализу данных радиотелескопа VLA о количестве источников радиоизлучения в зоне «холодного пятна». К своему огромному удивлению американские астрофизики обнаружили, что на огромном участке диаметром в миллиард световых лет, составляющем большую часть «холодного пятна WMAP», эти радиоисточники практически отсутствуют. Это привело ученых к выводу о том, что в этой зоне нет ни галактик, ни галактических скоплений. То есть никаких статистически значимых признаков наличия как обычного (барионического) вещества, так и, по всей видимости, темной материи, ибо последняя имеет свойство «кучковаться» вместе с первым.

Таким образом, если и далее следовать логике Лоуренса Рудника и его коллег, в этом участке Вселенной мы имеем дело с колоссальной космической пустотой, внутри которой «нет практически ничего, кроме темной энергии». И именно темная энергия в конечном счете ответственна за температурную аномалию реликтового излучения в «холодном пятне WMAP»: реликтовые фотоны, проходящие через «пустотный» участок в районе созведия Эридан, теряют на выходе из него часть своей энергии, что и приводит к некоторому ослаблению (падению температуры) фиксируемого нашими приборами излучения, идущего из этой зоны. Что скрывается внутри

Безусловно, версия Рудника о природе «холодного пятна WMAP» выглядит очень соблазнительной. Однако чрезмерные восторги по части нового открытия, на наш взгляд, пока явно неуместны.

И сам Рудник признает, что «полученные удивительные результаты вполне могут оказаться случайной статистической погрешностью и очевидно требуют дополнительного подтверждения другими исследовательскими группами».

Много вопросов возникает, например, относительно размеров обнаруженной американскими астрофизиками таинственной полости. Весьма велик пока и разброс оценок расстояния до нее: по данным Рудника и его коллег, Суперпустота Эридана находится на расстоянии от 6 до 10 млрд световых лет от нашей Солнечной системы. Большой загадкой остается и срок ее существования во Вселенной. По мнению Рудника, она могла сформироваться спустя несколько миллиардов лет после Большого Взрыва, но никаких внятных аргументов в пользу этой версии он не приводит.

Кроме того, нельзя не отметить, что обнаруженную группой Лоуренса Рудника гигантскую пустоту во Вселенной отнюдь не следует считать уникальным космологическим объектом. Современной науке известны как минимум несколько десятков таких суперпустот-войдов, то есть областей, где плотность космического вещества значительно ниже, чем в среднем во Вселенной.

В составленном еще в 1994 году выборочном цензе (переписи) крупномасштабных структур Вселенной был приведен список из 27 суперпустот. Диаметр самой крупной из них, безымянной №21, был оценен специалистами в 163 мегапарсека (1МПк = 3260000 световым годам). И лишь немногим меньше (соответственно 158 и 146 МПк) оказался диаметр Южной и Северной Местных Суперпустот, обрамляющих Местное Скопление галактик (космический суперкластер, частью которого является наш Млечный Путь). Новый рекордсмен Суперпустота Эридана, по предварительным оценкам Рудника, тянет примерно на 280 МПк, так что, как отметил в беседе с корреспондентом «Эксперта» главный научный сотрудник Государственного астрономического института им. Штернберга (ГАИШ) доктор физико-математических наук Артур Чернин, на самом деле говорить о ее «необыкновенно больших размерах, затмевающих все предыдущие войды, не совсем корректно».

Но, пожалуй, наиболее слабым звеном в аргументации Рудника следует признать его утверждение, что внутри обнаруженной полости «нет почти ничего, кроме темной энергии». Комментируя для нашего журнала этот пассаж, заместитель директора Астрокосмического центра ФИАН член-корреспондент РАН Вячеслав Слыш заметил: «То, что в этой пустоте практически не обнаружено видимых источников излучения, вовсе не означает, что внутри нее на самом деле пусто. Этот войд вполне может быть под завязку набит той же темной материей, кроме того, пока нет никаких экспериментальных свидетельств и в пользу того, что темная энергия, чем бы она ни являлась на самом деле, предпочитает концентрироваться именно в подобных пустотах». Ведь, как мы уже говорили выше, по всей видимости, темная энергия равномерно распределена в космическом пространстве.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Wright E.L. Theoretical Overview of Cosmic Microwave Background Anisotropy // Measuring and Modeling the Universe / W. L. Freedman. — Cambridge University Press, 2004. — P. 291. — ISBN 0-521-75576-X.
  2. The void: Imprint of another universe?, New Scientist, 2007-11-24