Реликтовое излучение
Что такое реликтовое излучение: откуда оно взялось, как его открыли Пензиас и Вильсон, какая у него температура и что показали спутники COBE, WMAP и Planck.
Реликтовое излучение — самый старый свет, который мы можем увидеть. Он заполняет всю Вселенную и приходит со всех сторон одинаково. Этот свет испущен, когда Вселенной было около 380 тысяч лет, и с тех пор остывает вместе с расширением пространства.
Откуда оно взялось
Ранняя Вселенная была горячей плазмой из ядер и электронов, непрозрачной для света: фотоны постоянно рассеивались на свободных электронах. Когда температура упала примерно до 3000 К, электроны соединились с ядрами, образовались нейтральные атомы, и свет смог свободно разлететься. Расширение растянуло его длину волны примерно в 1100 раз, и сегодня он лежит в микроволновом диапазоне — отсюда и название «космическое микроволновое фоновое излучение».
Открытие
Существование такого излучения в 1948 году предсказали Ральф Альфер и Роберт Херман, но предсказание забыли. В 1964–1965 годах радиоинженеры Арно Пензиас и Роберт Вильсон из лаборатории Bell в США пытались избавиться от неустранимого шума в своей рупорной антенне. Они проверили даже голубиный помёт в антенне, но шум не пропадал: он приходил со всех направлений. Оказалось, это и есть реликтовое излучение. За открытие они получили Нобелевскую премию по физике 1978 года.
Какое оно
- Температура: 2,725 К, то есть минус 270,4 °C. Спектр идеально совпадает со спектром абсолютно чёрного тела — самый точный из известных в природе.
- Плотность: около 411 фотонов в каждом кубическом сантиметре пространства.
- Неоднородности: температура на небе отличается от точки к точке всего на 1/100 000. Эти крошечные неоднородности — «семена», из которых потом выросли галактики и скопления.
Спутники
Спутник COBE (1989) подтвердил чёрнотельный спектр и обнаружил неоднородности, за что Джон Мазер и Джордж Смут получили Нобелевскую премию 2006 года. WMAP (2001–2010) нарисовал карту неба и определил возраст Вселенной. Европейский спутник «Планк» (2009–2013) сделал самую точную карту, по которой определили, что обычное вещество составляет около 5 % Вселенной, тёмная материя — около 27 %, а тёмная энергия — около 68 %.
Реликтовое излучение — главный аргумент в пользу теории Большого взрыва. Из него же выводят состав и геометрию Вселенной, а расхождение с измерениями в ближнем космосе даёт напряжение Хаббла.