Первые сто тысяч лет нашей Вселенной

Любители тайн знают, что наилучший способ их разгадать – это мысленно восстановить сцену, где все произошло, и поискать ключи. Чтобы разгадать тайны нашей Вселенной, ученые пытаются вернуться во времени к Большому взрыву, насколько это возможно. Новый анализ космического микроволнового фонового (КМФ) излучения, выполненный исследователями из Лоуренсовской национальной лаборатории в Беркли (Berkeley Lab), позволил заглянуть назад во времени от 100 до 300 000 лет после Большого взрыва и предоставить новые идеи о том, что могло случиться.

«Мы обнаружили, что стандартная картина ранней Вселенной, в которой сначала доминировало излучение, а затем последовала фаза господства вещества, остается на том уровне, который может быть проверен на основе новых данных, однако появились намеки, что радиация не уступала дорогу материи в соответствии с ожидаемой моделью, — говорит Эрик Линдер (Eric Linder), физик-теоретик из Отделения физики Berkeley Lab и член космологического проекта Supernova. — Как представляется, там имеется некоторый избыток излучения, который не связан с фотонами реликтового излучения».

Наши знания о Большом взрыве и раннем формировании Вселенной черпаются почти полностью из измерений реликтового излучения, первичных свободных фотонов, когда Вселенная достаточно остыла, чтобы кванты излучения и частицы материи разделились. Эти измерения показывают, как рост и развитие крупномасштабной структуры Вселенной, которую мы видим сегодня, влияло на реликтовое излучение.

Линдер совместно с с Алиреза Ходжати (Alireza Hojjati) и Йоханом Самсингом (Johan Samsing) проанализировал последние спутниковые данные миссии «Планк» Европейского космического агентства и зонда NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), которые позволили сделать измерения реликтового излучения в более высоком разрешении, с более низким шумом и с большим покрытием неба, чем когда-либо прежде.

«С помощью данных «Планка» и WMAP мы действительно отодвинули границу и заглянули в более далекое прошлое в истории Вселенной, в область физики высоких энергий, куда мы ранее не могли получить доступ, — отметил Линдер. — Хотя наш анализ показывает, что послесвечение реликтовых фотонов Большого взрыва обязано, как и ожидалось, в основном темной материи, но было также отклонение от стандарта, которое указывало на присутствие релятивистских частиц, не входящих в фоновое излучение».

Линдер говорит, что главными подозреваемыми на роль этих релятивистских частиц, являются «дикие» типы нейтрино, этих фантомоподобных субатомных частиц, которые занимают второе по численности место (после фотонов ) в сегодняшней Вселенной. Термин «дикий» здесь используется для того, чтобы отличить эти реликтовые нейтрино от ожидаемых в физике элементарных частиц и наблюдаемых сегодня. Другим подозреваемым является темная энергия, антигравитационная сила, которая ускоряет расширение нашей Вселенной.

«Ранняя темная энергия является моделью объяснения происхождения космического ускорения, возникающего в некоторых высокоэнергетических физических моделях, — говорит Линдер. — В то время как обычные темная энергия, такая как космологическая постоянная, составляет до одной миллиардной части от полной плотности энергии на момент последнего рассеяния реликтового излучения, в теориях ранней темной энергии она могла иметь от 1 до 10 млн раз большую плотность».

Линдер говорит, что ранняя темная энергия могла бы быть причиной, которая семь миллиардов лет спустя вызвала существующее космическое ускорение. Ее фактическое открытие не только обеспечило бы новый взгляд на происхождение космического ускорения, но, возможно, также предоставило бы новые доказательства для теории струн и других концепций в физике высоких энергий.

Микроволновое небо, как его видит «Планк». Пятнистая структура реликтового излучения, самого старого света во Вселенной, отображается в высокоширотных регионах карты. Центральная полоса — плоскость нашей Галактики, Млечного пути

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365