На днях NASA представило отчет о первых пяти годах работы миссии WMAP, которая занимается изучением наиболее фундаментальных свойств Вселенной.

Зонд WMAP смотрит куда-то в непредставимые дали космоса
Карта неоднородностей микроволнового реликтового излучения, составленная по собранным WMAP данным. Цвета соответствуют мельчайшим перепадам температуры излучения: красное — более «горячее», синее — более «холодное»
Относительные состав Вселенной сегодня (около 14 млрд. от роду) и в возрасте 380 тыс. лет, когда нейтрино несли до 10% ее совокупной энергии

Основная задача проекта WMAP отражена в его названии: «изучение микроволновой анизотропии» (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Микроволновый фон — реликтовое излучение, оставшееся еще со времен Большого взрыва. Его существование считается одним из важнейших свидетельств в пользу этой популярной гипотезы происхождения Вселенной. Его распределение по всей небесной сфере практически однородно, а тончайшие неоднородности говорят о ряде особых свойств нашего мироздания. В 2006 г. за изучение этих неоднородностей была вручена Нобелевская премия по физике («Нобелевская рябь»).

«Мы живем в замечательное время, — делится астрофизик Гэри Хиншоу (Gary Hinshaw), — мы — первое поколение людей в истории, которое проникает так далеко в дали и в прошлое нашей Вселенной». Действительно, изучая реликтовое излучение, миссия WMAP позволяет делать выводы о самых первых этапах существования и развития мира. За 13,7 млрд. лет это излучение порядком подрастеряло свою первоначальную энергию, и сегодня предстает перед нами в довольно низкоэнергетической — микроволновой части спектра.

Ученые, занимающиеся миссией WMAP на протяжении последних 5-ти лет, на днях обнародовали краткий отчет о проделанной работе. По их мнению, самыми ценными в целой россыпи находок стали три:

• Новые подтверждения того, что космические нейтрино свободно путешествуют по Вселенной.

• Ясное подтверждение того, что формирование первого поколения звезд из туманностей заняло более 500 млн. лет.

• Обнаружение новых ограничений на скорость расширения молодой Вселенной — в первые триллионные доли секунды после ее появления.

Теперь по порядку.

Нейтрино — практически лишенные массы субатомные частицы, проносящиеся по Вселенной на скорости, близкой к световой. Они настолько быстры и малы, что миллионы их свободно пролетают сквозь нас каждую секунду — это же затрудняет их обнаружение. Их существование было предсказано теоретически, однако подтвердить эти выкладки на практике оказалось крайне непросто. Нейтрино свободно пролетит даже сквозь кусок свинца размерами со всю нашу Солнечную систему. Однако WMAP смог с надежностью 99,5% зарегистрировать следы «фона космических нейтрино», оставшийся с самых ранних этапов существования Вселенной, когда этих частиц в ней было значительно больше.

По данным, полученным миссией, можно сделать вывод, что Вселенная в возрасте около 380 тыс. лет состояла из них аж на 10%. При этом в ней было 12% атомов обычной материи, 63% темной материи, 15% фотонов. Для сравнения, сегодня мироздание на 4,6% состоит из обычной материи, на 23% - из темной, на 72% - из темной энергии, а количество нейтрино не превышает 1%. Присутствуя в молодой Вселенной в таком значительном количестве, нейтрино оказали заметное влияние на ее развитие. В свою очередь, это влияние сказалось и на свойствах реликтового излучения, которое детектирует WMAP.

Второй важный вывод, которые сделали ученые на основе первых 5-ти лет работы миссии, состоит в сроке формирования первого поколения звезд — времени конца «темной эпохи», в течение которой во Вселенной не было светил, а вся она была заполнена электронным «туманом». (Кстати, не так давно была обнаружена одна из этих первых галактик: «Привет из «темной эпохи»».) Собранные WMAP данные позволили показать, что «туман» темной эпохи начал формироваться приблизительно 400 млн. лет спустя после Большого взрыва, и царил во Вселенной в следующие полмиллиарда лет.

Наконец, третья находка для ученых касается самых первых этапов существования мироздания. WMAP позволил заглянуть в первую триллионную долю секунды — в период так называемой «инфляции», ускоренного расширения. Благодаря исследованиям WMAP удалось отбросить несколько гипотез, касающихся этого критически важного этапа, а другие получили дополнительное подтверждение.

Другие подробности исследований реликтового излучения читайте в статье «Крик новорожденной Вселенной».

По сообщению NASA