Знаменитое «холодное пятно» в микроволновом фоне Вселенной, участок неба, заставлявший ученых напрягать все силы для своего объяснения, оказался результатом неверных методов обработки данных.

Вообразим себе Большой Взрыв: Вселенная раскрывается, подобно колоссальному цветку. На первом этапе она представляет собой раскаленную плазму, частицы в которой постоянно обмениваются друг с другом энергией, и излучение находится в тепловом равновесии с веществом, и весь его спектр соответствует излучению «абсолютно черного тела» (т.е. такого тела, излучение которого зависит только от его температуры).

Постепенно пространство расширяется, что вызывает остывание плазмы, и несколько сотен тысяч лет спустя появляются первые атомы. Однако то микроволновое излучение, которое создавала новорожденная Вселенная, до сих пор можно наблюдать с помощью специальных чувствительных телескопов. Это — самый удаленный объект, который мы можем наблюдать, и это излучение называется реликтовым.

Существование реликтового излучения и его температура были выведены сперва теоретически, на основе теории Большого Взрыва. И когда его обнаружили экспериментально, это стало одним из самых ярких доводов в пользу этой концепции. По логике вещей, это излучение должно быть практически одинаковым по всем направлениям, а все неоднородности в нем объясняются случайными небольшими флуктуациями, так что должны быть распределены тоже случайным образом. Однако на практике это оказалось не так.

На общем фоне реликтового излучения имеются выраженные области с повышенной или, наоборот, пониженной температурой. И хотя эти отклонения составляют ничтожные доли градуса (среднее отклонение составляет 0,018 К), они считаются крайне важными и интересными. За открытие этих неоднородностей даже была вручена Нобелевская премия, о чем можно прочесть в заметке «Нобелевская рябь». Однозначно объяснить эту анизотропию пока не удается — но важность вопроса так велика, что его изучают многие исследовательские группы, ему посвящена работа многих наземных проектов и космических миссий. Не последнее место в этом ряду принадлежит зонду WMAP, который провел подробное картографирование реликтового излучения и его неоднородностей — подробный отчет о его работе смотрите в заметке «Миссия: выполняется».

Особенно в собранных аппаратом WMAP данных интригует один интересный момент — «дыра в мироздании», область, которая не содержит ничего, ни обычной, ни темной материи. Ничего. Об этой находке мы писали в заметке «Пробел». В отличие от остальных неоднородностей реликтового излучения, этот регион отличается сильно пониженной его температурой — на целых 70 мкК. Теоретически, такого вообще не должно происходить, ведь это означало бы, что Большой Взрыв развивался неравномерно по всем направлениям, что противоречит базовым представлениям современной науки.

Каких только гипотез и теорий о происхождении «холодного пятна» не выдвигалось — вплоть до того, что это — «дверь» в параллельную Вселенную. Однако тщательный анализ, проведенный американскими учеными Рэем Чзаном (Ray Zhang) и Драганом Хатерером (Dragan Huterer), показал, что «пробел» — всего лишь артефакт, появившийся в ходе статистического анализа и интерпретации данных, собранных WMAP.

Изначально для этого использовался метод вейвлетов «Мексиканская шляпа», однако Чзан и Хатерер выяснили, что стоит применить для этой же цели другой метод анализа — и никакого «пробела в мироздании» не остается"! Одной проблемой меньше. Но и меньше загадочности — ведь куда интересней было бы, если б эта область в созвездии Эридан и вправду была какой-нибудь дверью в паралелльный мир!

Между прочим, с помощью данных, собранных зондом WMAP, ученые ищут ответа на интригующий вопрос о том, какую же форму имеет наше мироздание. О некоторых версиях читайте: «Плоский мир» и «Вселенная в форме баранки».

По публикации physics arXiv blog