№11, 2006

НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ 2006 ГОДА. КАК УВИДЕТЬ РАННЮЮ ВСЕЛЕННУЮ

С. ТРАНКОВСКИЙ.

Нобелевская премия по физике 2006 года вручена американским исследователям Джону Мазеру (Mather) и Джорджу Смуту (Smoot) "за работу, позволяющую проследить развитие Вселенной и понять процесс возникновения космического пространства, звезд и галактик" - сказано в заявлении Шведской королевской академии наук.

В начале 1960-х годов американские исследователи Арно Пензиас и Роберт Вилсон обнаружили слабое электромагнитное излучение, приходящее из космического пространства. Это излучение известный российский астрофизик И. С. Шкловский очень метко назвал реликтовым, ибо его флуктуации (отклонения от средней величины) отражают то распределение плотности вещества во Вселенной, которое было много миллиардов лет назад.

Сценарий Большого взрыва предполагает, что на первой стадии развития Вселенной она была заполнена нагретыми до сотен тысяч градусов ионизованными газами - водородом и гелием, которые не пропускали излучения (см. "Наука и жизнь" №№ 11, 12, 1996 г.). Примерно через полмиллиона лет температура упала до 3000 градусов, газ стал нейтральным и прозрачным. Излучение стало распространяться во все стороны, неся информацию о распределении плотности вещества. За прошедшее с этого момента время температура излучения упала до 2,725 К, а средняя величина его флуктуаций составляет 10-5 К. Спектр реликтового излучения соответствует спектру абсолютно черного тела.

Измерить столь малые перепады температуры удалось при помощи спутника КОБЕ (cobe - Cosmic Background Explorer), запущенного НАСА в 1989 году, и системы отечественных спутников "Реликт" и "Реликт-1", которые выводились на орбиту в эти же годы (см. "Наука и жизнь" № 8, 1992 г.; № 12, 1993 г.). Обработка результатов, полученных с орбитальной аппаратуры, позволила подтвердить справедливость гипотезы Большого взрыва и получить карту первичного распределения вещества в ранней Вселенной, из которого впоследствии образовались звезды, галактики и их скопления.

См. в номере на ту же тему

Д. СКУЛАЧЕВ - Из предыстории.

• Назад в раздел

Джон Мазер (род. в 1946), отделение астрофизики НАСА. На заднем плане - макет спутника КОБЕ.


Джордж Смут (род. в 1945), Национальная лаборатория им. Э. Лоуренса, Беркли, США.


Спектр заполняющего Вселенную реликтового излучения соответствует излучению абсолютно черного тела с температурой 2,725 К.





Устройство аппаратуры спутника КОБЕ (cobe - Cosmic Background Explorer) и спутник в полете.

Детальное описание иллюстрации

Спектр заполняющего Вселенную реликтового излучения соответствует излучению абсолютно черного тела с температурой 2,725 К. Его максимум приходится на частоту 160,4 ГГц, что соответствует длине волны 1,9 мм. Излучение это в первом приближении изотропно (рис. вверху), то есть одинаково по всем направлениям с точностью до 0,001 процента, имеет среднеквадратичное отклонение около 18 мкК. Точные измерения, однако, показали, что реликтовое излучение анизотропно. Оно имеет дипольную анизотропию, связанную с движением Земли вместе с Солнечной системой к созвездию Девы. Из-за доплеровского смещения излучение в направлении движения Земли имеет чуть более высокую частоту, в противоположном направлении - чуть более низкую (рис. в середине). Распределение материи и энергии в первичной Вселенной нашло отражение в квадрупольной анизотропии. Выделив ее, исследователи получили "портрет" Вселенной на первой стадии ее возникновения (внизу).
Устройство аппаратуры спутника КОБЕ (cobe - Cosmic Background Explorer) и спутник в полете. Радиометр ("градусник" для измерения температуры излучения) и спектрометры охлаждены жидким гелием и защищены от излучений Солнца и Земли экраном. Медленно испаряющийся гелий выходит через клапан. Спутник получает информацию от датчиков ориентации на Землю и на Солнце и меняет положение в пространстве при помощи двигателей малой тяги по команде с Земли.