Что скрывается за холодным пятном в реликтовом фоне

Реликтовое излучение является тепловым послесвечением, которое осталось после Большого взрыва. Одной из поразительных особенностей реликтового излучения является то, насколько оно равномерно. Тем не менее присутствуют небольшие температурные колебания в некоторых областях. На самом деле, это ожидаемо, и фактически масштаб этих флуктуаций говорит многое о строении Вселенной. В то же время присутствуют некоторые неожиданные флуктуации, которые являются загадками для ученых. Известно о существовании реликтового холодного пятна. По этому поводу выдвигалось множество идей. Реликтовое холодное пятно не намного холоднее других холодных областей реликтового фона, но тот факт, что эта область окружена гораздо более теплыми областями, делает её особенной.

Симуляции случайных флуктуаций реликтового излучения приводят к оценке вероятности образования такого пятна во Вселенной, составляющей 1%. Поэтому, возможно, что это просто случайная флуктуация. Но для астрономов этого недостаточно, чтобы говорить о случайности, как о возможной причине. Среди идей как самые простые, так и самые невообразимые.

В одной из них предполагается наличие огромной пустоты. Известно, что гравитационные эффекты скоплений галактик могут заставлять реликтовое излучение казаться более теплым, тогда как пустоты действовать обратным образом (эффект Сакса-Вольфа). Если бы там присутствовала большая пустота (иногда её называют сверхпустотой Эридана), то это бы могло объяснить наличие холодной области. Были некие свидетельства наличия такой пустоты, однако недавние исследования говорят о том, что она недостаточно большая для образования такого холодного пятна.

Ещё одна идея заключалась во влиянии параллельной вселенной. Такое заявление привлекло внимание прессы, но каких-либо значимых доказательств не было обнаружено. Согласно этой модели, должно было существовать соответствующее холодное пятно в противоположно части Вселенной, но найти такой объект также не удалось.

В то время как некоторые статистические методы доказывают сам факт необычности явления, другие не признают его чем-то особенным. Таким образом, пока имеет смысл продолжать исследования, а не изобретать параллельные вселенные для объяснения, ведь известно, что иногда доказательства находятся даже к самым немыслимым теориям, когда кто-то этого очень желает. Но космическая пыль нанесла удар по теории о начале Вселенной.

Ученые из коллаборации Planck сообщили о том, что наблюдатели из коллектива BICEP2 в своих работах не учли влияние космической пыли.

BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2) — эксперимент, основной целью которого является исследование реликтового излучения. В своей статье, вышедшей в марте 2014 года, ученые из BICEP2 обнаружили B-моды реликтового излучения. Когда Вселенной было 380 тысяч лет, плазма в ней остывала, а температура равнялась нескольким тысячам градусов Цельсия. В таких условиях материя стала прозрачной для фотонов: именно те фотоны наблюдатели сегодня и регистрируют в качестве реликтового излучения. Реликтовое излучение имеет два типа поляризации. Первый (E-моды) связан с неоднородностями рассеяния фотонов на электронах и не представляет особого интереса. Появление второго типа поляризации (B-моды), которое и интересовало ученых, объясняется прохождением через плазму сильной гравитационной волны.

Мартовское открытие, которое могло стать основанием для присуждения коллаборации Нобелевской премии по физике, описывает особый тип гравитационных возмущений. Результат эксперимента BICEP2 мог экспериментально показать свойства Вселенной спустя доли секунды после Большого взрыва, и доказать гипотезу космической инфляции (о сверхбыстром расширении нашего мира вскоре после его возникновения).

Однако ученые, работающие с телескопом Planck Европейского космического агентства (ЕКА), проанализировала результаты BICEP2, и пришли к выводу, что в части звездного неба, обследованного их коллегами, содержится значительно большее количество пыли, чем считалось ранее. Эта пыль также рассеивает свет, который может привести к невидимости слабого фонового излучения. Для изучения этого специалистам ЕКА пришлось собрать данные о космической пыли.

Оказывается, пыли в небе над Южным полушарием было столь много, что большая часть силы «древнего» сигнала, полученного BICEP2 в марта можно объяснить созданными ей помехами — если не весь этот сигнал. Этот факт нанес еще один удар по сенсационным результатам BICEP2.

Подходы европейских и американских астрономов в обнаружении B-моды отличаются. Если BICEP2 использует высокочувствительные датчики и анализирует небольшой участок звездного неба, то Planck использует менее точную технику, однако проводит наблюдения за всем звездным небом. Теперь обе группы планирует объединить свои усилия для уточнения результатов своих наблюдений.

источник: