Новые данные от зонда NASA, ныне называемого WMAP, который "подвешен" в точке Лагранжа (образованной гравитационным взаимодействием Солнца и Земли) на расстоянии 1,5 млн км от нашей планеты, обеспечили космологов бесценной информацией, позволяющей нарисовать реальную картину раннего этапа в развитии Вселенной. Долгожданные изображения, обнародованные во вторник, свидетельствуют в пользу инфляционной теории, согласно которой Вселенная испытала огромный скачок роста вскоре после Большого взрыва. Скорее, речь идет даже о "гиперинфляции", которая царила в нашем мире в течение первых секунд его жизни. Кроме того, определен возраст Вселенной с беспрецедентной точностью. Он составляет 13,7 млрд лет плюс-минус 200 млн лет. Таким образом, возможная ошибка - не больше одного процента.

Полученная "картинка" фактически представляет собой снимок послесвечения Большого взрыва, образованный угловым распределением температуры космического микроволнового фона (который был открыт в 1965 году, но тогда считался изотропным). Фотоны, испущенные спустя 380 тыс лет после Большого взрыва (когда Вселенная при расширении остыла достаточно для того, чтобы позволить сформироваться атомам из отдельных заряженных частиц), которые регистрируют сегодня как космический микроволновый фон, провели в пути более 13 млрд лет, прежде чем достигли приборов; они успели за это время "остыть" до температуры в 2,7251 - 2,7249 градусов Кельвина. "Зародыши" будущих галактик - участки с несколько большей плотностью, возникшие в почти однородной ранней Вселенной, - были "вморожены" в это излучение и выдают себя только микроскопическими флуктуациями в реликтовом фоне, приходящем с разных участков неба. "Экспонировать" эту "картинку" космическому аппарату пришлось весьма длительное время - 12 месяцев.

Ученые пока не способны непосредственно наблюдать процессы, протекавшие спустя 380 тыс лет после Большого взрыва, но вот как они представляют эту картину. Узлы материи были связаны длинными нитями, напоминая, таким образом, паутину. Скопления водорода были подобны каплям на этой паутине. В каждой капле имелась некоторая случайная вариация гравитации и скорости расширения, и в конечном счете они были стянуты к узлам, где вещество собралось, чтобы породить первые галактики.

Самое большое удивление ученые испытали, когда при анализе данных выяснилось, что первая генерация звезд появилась спустя всего лишь 200 млн лет после рождения Вселенной - намного раньше, чем предполагалось. Зато поддержку получили не только теории инфляции и Большого взрыва, но и новые взгляды на состав нашей Вселенной. Команда WMAP приводит такие данные: 4 % - атомы обычного вещества, 23 % относится к неизвестному типу темной материи, а 73 % - это еще более таинственная темная энергия (dark energy), действующая как своего рода антигравитация и заставляющая галактики разлетаться ускоренным темпом.

Изначально проект назывался просто MAP (Microwave Anisotropy Probe - зонд для исследования микроволновой анизотропии), сам аппарат был запущен 30 июня 2001 года с американского космодрома на мысе Канаверал. Его предшественником был спутник COBE (Cosmic Background Explorer - исследователь космического фона), в 1992 году получивший замечательную картину вариаций реликтового излучения. Но данные о распределении микроволнового фона MAP в 35 раз более детальны - то есть "картинка" получается с большим разрешением. Кроме того, повысилась и чувствительность приборов. MAP может различать разницу температур в миллионные доли градуса.

Объявлено, что зонд MAP отныне будет называться WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) - в честь физика Дэвида Вилкайнсона (David Wilkinson), работавшего над этим проектом и умершего в сентябре прошлого года. Полученные результаты планировалось официально представить 1 февраля, однако это мероприятие решено было перенести из-за случившейся в тот день катастрофы космического корабля Columbia - из уважения к погибшим астронавтам.

Предполагается, что WMAP проработает еще по крайней мере три года, продолжая изучать распределение космического микроволнового фона, и эти данные позволят расширить наши знания о природе темной энергии и приведут к новому пониманию теории инфляции.

Впрочем, Пауль Стейнхардт (Paul Steinhardt), физик из Принстона, который не принимал участия в проекте WMAP, но ознакомился с результатами, считает, что они не исключают и так называемую циклическую модель развития Вселенной, которая конкурирует с инфляционной. Из циклической модели следует, что расширение Вселенной является периодическим процессом. Обе модели предсказывают фактически те же самые температурные колебания, о которых сообщает WMAP, Инфляционная модель еще предсказывает, что в реликтовом фоне должен отразиться момент генерации так называемых гравитационных волн, чего не происходит в циклической модели, но, к сожалению, данные WMAP еще не достаточно точны для того, чтобы разрешить этот вопрос, остается ждать новых экспериментов на спутниках или с помощью других методов.

Источники:
New Image Of Infant Universe Reveals Era Of First Stars, Age Of Cosmos, And More - Goddard Space Flight Center
The Infant Universe, in Detail - Scientific American
Sharp new portrait of the infant Universe - New Scientist
'Astounding' Findings Pin Down Age of Universe, Birth of First Stars - Space.com