Английские астрофизики уверяют, что WMAP намерял "туфту"
Многие астрономы теперь убеждены в том, что Вселенная в основном заполнена "темным веществом" и таинственной "темной энергией". Едва ли не самым весомым аргументом в пользу этой теории считаются недавние исследования космического микроволнового фона, проведенные с помощью спутника WMAP. Однако теперь группа астрофизиков из Великобритании утверждает, что картина распределения этого реликтового излучения - своеобразного микроволнового "эха" Большого взрыва - фактически была искажена или даже "разрушена" в процессе движения реликтовых фотонов сквозь скопления галактик. В результате можно очень сильно усомниться как в существовании темной энергии, так и темного вещества.
Космический микроволновый фон позволяет получить картину Вселенной, какой она была спустя приблизительно 400 тысячи лет после Большого взрыва. К этому времени Вселенная остыла достаточно для того, чтобы смогли сформироваться (рекомбинировать) атомы (из электронов и ионов, то есть ядер, в основном это были просто протоны), в результате чего свободные электроны больше не рассеивали фотоны, произведенные в ранней Вселенной, пространство внезапно стало "прозрачным". Вследствие этих давних процессов любые вариации или анизотропия температуры фонового излучения отражают вариации в плотности Вселенной именно тех времен - то есть несут своеобразный "слепок" ранней Вселенной. Современные галактики и их скопления образовались именно в результате роста незначительных по амплитуде неоднородностей в плотности вещества, существовавших до рекомбинации водорода во Вселенной. Эти температурные колебания могут быть разложены на сумму гармоник, и каждая такая гармоника может рассматриваться как функция угла на небесной сфере. Величины и позиции пиков в этом "энергетическом спектре" связаны с основными космологическими параметрами нашего мира.
В результате обработки данных, накопленных в течение первого года работы спутника NASA по имени Wilkinson Microwave Anistropy Probe (Зонд для исследования микроволновой анизотропии имени Дэвида Вилкайнсона) и обнародованных в феврале 2003 года, получила поддержку самая популярная в настоящее время модель Вселенной, согласно которой наш космос состоит из 5 % обычного вещества, 25 % необнаруженного (а может быть и необнаружимого) темного вещества и 70 % темной энергии, природа которой пока неизвестна.
Теперь же профессор Том Шанкс (Tom Shanks) и его коллеги из Университета графства Дарем (Durham University) произвели новый анализ данных WMAP, сопоставив их с местами концентрации на небесной сфере скоплений галактик. Выяснилось, что местоположения этих скоплений в общем случае совпадали с "пятнами" локального понижения температуры микроволнового фона.
Английские ученые считают это свидетельством того, что разогретый газ (собственно, горячие электроны) в скоплениях галактик рассеивает космическое микроволновое фоновое излучение и искажает фоновый спектр. Этот эффект называется эффектом Зельдовича-Сюняева (по именам известных советских физиков Якова Зельдовича (1914–1987) и Рашида Сюняева, предсказавших его в начале 1970-х годов, вскоре после открытия реликтового излучения), и он вполне способен уменьшать температуру микроволнового фона (его используют сейчас, в частности, для измерения скоростей галактических скоплений). Собственно, физики, непосредственно занятые в эксперименте WMAP, сами уже сообщали о наблюдении этого эффекта вблизи центров галактических скоплений, однако до сих пор считалось, что эффект Зельдовича-Сюняева работает только в случае меньших углов.
Группа WMAP уже заявляла, что их измерения микроволнового эха Большого взрыва, возможно, были скомпрометированы процессом формирования галактик на некой промежуточной стадии в истории Вселенной. Появились свидетельства того, что газ, разогретый рождавшимися первыми звездами, галактиками и квазарами, возможно, разрушил микроволновый фон, когда размеры Вселенной были в 10 или в 20 раз меньше, чем сегодня. Таким образом, и результаты WMAP, и вычисления ученых из Университета Дарема сходятся в том, что микроволновое эхо Большого взрыва, возможно, должно было преодолеть больше препятствий на своем пути к Земле, чем раньше думали, в результате чего происходило последовательное искажение изначального сигнала.
Теперь Шанкс и его сотрудники полагают, что это искажение может оказывать существенный эффект в масштабах, эквивалентных 1 градусу на небе - то есть масштабы его воздействия серьезно превышают те, о которых шла речь ранее. Этот эффект мог бы даже быть ответственен за первый и самый большой пик в энергетическом спектре. "Так как первый пик - это тот, что служит подтверждением теории холодного темного вещества во Вселенной, то любая потенциальная проблема при его интерпретации в конечном счете может серьезно ослабить позиции сторонников теории темного вещества и темной энергии во Вселенной", - уверен Шанкс.
Его группа теперь планирует искать следы этого эффекта в более отдаленных скоплениях галактик, используя следующие порции данных от WMAP и от Planck Surveyor - аппарата, запуск которого запланирован в этом десятилетии.
Источники:
Physicists attack cosmological model - PhysicsWeb
Are galaxy clusters corrupting Big Bang echoes? - Royal Astronomical Society News Release
Обсудить
Дословно
Арнольд Вольфендэйл (Arnold Wolfendale)
Интерпретация "эха" микроволнового фона может быть более запутанной, чем думали раньше.
Джон Бахкол (John Bahcall)
(о "портрете" юной Вселенной, нарисованном с помощью зонда WMAP)
Представленные результаты напоминают морфинг портрета младенца, которому от роду 12 часов, в лицо 50-летнего взрослого...
Мы живем в неправдоподобной, сумасшедшей Вселенной. Однако она позволила нам определить ее характеристики, и мы теперь их знаем... Еще до обнародования данных WMAP астрономы и физики представили нашему вниманию очень неправдоподобную картину Вселенной. Она имела крошечную долю... обычного вещества, скромную долю темной материи (независимо от того, что это вообще собой представляет) и подавляющее количество темной энергии, которая вообще является каким-то невиданным зверем. Я должен признать, что очень сомневался в реальности этой картины. Но результаты WMAP убедили меня... Каждый астроном будет помнить, когда он впервые услышал об этих результатах. Объявленное сегодня... представляет космологии право считаться уже не набором предположений, а точной наукой.
Статьи по теме
Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.
Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.
Английские астрофизики уверяют, что WMAP намерял "туфту"
Многие астрономы теперь убеждены в том, что Вселенная в основном заполнена "темным веществом" и таинственной "темной энергией". Едва ли не самым весомым аргументом в пользу этой теории считаются недавние исследования космического микроволнового фона, проведенные с помощью спутника WMAP. Однако теперь группа астрофизиков из Великобритании утверждает, что картина распределения этого реликтового излучения - своеобразного микроволнового "эха" Большого взрыва - фактически была искажена или даже "разрушена" в процессе движения реликтовых фотонов сквозь скопления галактик. В результате можно очень сильно усомниться как в существовании темной энергии, так и темного вещества.
На крупнейшей карте Вселенной обнаружили темную энергию
Астрономы составили самую детальную на текущий момент 3D-модель окружающей нас Вселенной и уверены, что эта карта позволяет откинуть все сомнения по поводу "темной энергии": она действительно существует и заполняет весь космос.
Темная энергия: астрономы узнали время "космического рывка" в истории Вселенной
Адам Рисс и его коллеги с помощью космического телескопа "Хаббл" наблюдали 6 вспышек от отдаленных сверхновых, которые взорвались приблизительно 9-11 млрд лет назад. Выяснилось, что свет от этих взрывов был менее ярок, чем ожидалось, исходя из их красных смещений и современных темпов расширяющейся Вселенной, это доказывает, что расширение Вселенной в те отдаленные времена замедлялось. А вот момент, когда сила темной энергии преодолела гравитацию, положил начало все ускоряющемуся расширению нашей Вселенной, которое продолжается до сих пор.
Скрипка и футбольный мяч: ученые вычисляют форму космоса
Первоначальная обработка данных, полученных зондом WMAP, казалось, подтвердила теорию, что наш мир является бесконечным и "плоским", однако интерпретация очередного массива данных от того же самого зонда дает теперь уже совершенно противоположный результат: окружающий нас космос может быть не только конечным, замкнутым и сравнительно небольшим по объему, но и имеет форму додекаэдра. Это своего рода 12-сторонний зал с волшебными зеркалами, создающими иллюзию бесконечности за счет отображения нескончаемого ряда копий одних и тех же звезд, находящихся, правда, на разных этапах своего развития.
Большой взрыв руками физиков-ядерщиков: подтверждено получение кварк-глюонной плазмы
Недавние контрольные эксперименты добавили уверенности "творцам Большого взрыва" из Брукхэвена: похоже, им действительно удалось получить кварк-глюонную плазму - то есть материю, находящуюся в принципиально новом состоянии. Согласно современным теориям, кварк-глюонная плазма существовала только в первые 10-5 с после Большого взрыва. Когда-то предрекали, что подобные эксперименты могут привести чуть ли не к концу всей нашей Вселенной или, по меньшей мере, к формированию микроскопической черной дыры, которая затем затянет внутрь себя все, до чего сможет дотянуться.
Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы
Астрономы обнаружили новый тип разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной. Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких галактик.
Super-WIMPs: темная материя может оказаться необнаружимой в принципе
90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs (сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы обнаружения темного вещества.
"Частица бога" не откроет тайну американцам
Один из ключевых вопросов современной физики высоких энергий - подтверждение или опровержение существования теоретически предсказанной еще в 1964 году экзотичной субатомной частицы, называемой бозоном Хиггса. Предполагается, что бозон Хиггса сыграл основную роль в механизме, посредством которого некоторые частицы (кварки, лептоны) во время Большого взрыва приобрели массу, а другие остались безмассовыми (фотоны).
Физики надеются обнаружить изменение фундаментальных констант со временем
Две группы физиков на протяжении последних лет провели целый ряд аккуратных экспериментов в надежде обнаружить непостоянство природных констант, до сих пор считавшихся не изменяющимися со временем. До настоящего момента данные на эту тему добывались астрофизическими методами и указывали на возможность подобных вариаций.
Темная энергия уходит в тень: получено новое свидетельство существования антигравитации
Астрономы Слоановского цифрового обзора неба объявили о получении еще одного независимого свидетельства существования таинственной темной энергии. Исследователи нашли своеобразный отпечаток темной энергии (или, как они называют это явление, "тень" темной энергии) путем изучения корреляций между изображениями миллионов галактик, полученных в ходе реализации программы SDSS, и картой распределения вариаций температуры реликтового излучения, "нарисованной" зондом WMAP.
"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в странных силах
Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым космическим фоном. Однако теперь группа американских физиков показывает, что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь мистическую "дарк энерджи".
Копейкина опровергают американцы, но Эйнштейн пока не пострадал
Альберт Эйнштейн, возможно, был прав, постулировав, что скорость гравитации равна скорости света, но вопреки заявлению Копейкина и Фомалонта, сделанному ими в самом начале этого года, это положение все еще не доказано экспериментально. Очередной удар по позициям нашего соотечественника Сергея Копейкина нанесли специалисты из Лаборатории Беркли.
Впервые удалось измерить скорость гравитации
Впервые с приемлемой точностью удалось измерить скорость гравитации. Измерялось небольшое видимое изменение позиции квазара, вызванное изгибом пути радиоволн от этого источника в поле тяготения Юпитера. Результат важен с точки зрения "закрытия" некоторых вариантов современных теорий и поддержки других - он связан с космологическими теориями множественных вселенных и так называемой теории струн или суперструн.
Вселенная во власти "темной энергии": новое доказательство
Наблюдения за отдаленными квазарами показывают, что основная часть энергии во Вселенной содержится в форме таинственной "темной энергии". Долгое время считалось, что модель расширяющейся Вселенной, по крайней мере, на современном ее этапе, позволяет обойтись без этой новой сущности.
Неуловимая темная материя блуждает как пьяный матрос
До недавнего времени предполагалось, что таинственное темное вещество распределяется равномерно в массивном ореоле вокруг каждой галактики. Это не совсем верно. Такие ореолы действительно существуют, но состоят они из тысяч отдельных скоплений, которые можно воспринимать как своеобразные "темные" спутниковые галактики.
Найдены "голые" галактики, лишенные "шубы" из темной материи
Три "голые" галактики, не окруженные темной материей, были найдены международной группой астрономов. Открытие наносит серьезный удар по убеждению, долгое время царившему в умах астрофизиков, согласно которому все галактики окружены скрытыми "темными" ореолами. Ученые приходят к мысли, что некий таинственный фактор в эволюции галактик "раздевает" их, лишает темного вещества.
Обнародован "портрет" юной Вселенной, полученный зондом WMAP
Новые данные от зонда WMAP обеспечили космологов информацией, позволяющей нарисовать реальную картину раннего этапа в развитии Вселенной. Кроме того, определен возраст нашего мира с беспрецедентной точностью. Он составляет 13,7 млрд лет. Самое большое удивление ученые испытали, когда при анализе данных выяснилось, что первая генерация звезд появилась спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва.
Обнаружена первая реликтовая звезда - едва ли не ровесница Вселенной
Международная группа исследователей обнаружила в нашей Галактике реликтовую звезду, сохранившуюся с самых ранних времен существования нашей Вселенной. Доказательством ее древности служит рекордно низкое содержание металлов в ее атмосфере.
Обнаружен пепел первых звезд
Недавние наблюдения с использованием космического телескопа "Хаббл" доказывают, что первые звезды сформировались спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва. Таким образом, промежуток времени от начала Вселенной до первых звезд оказался гораздо короче, чем давали прежние теории, но находится в полном согласии с данными, полученными от зонда WMAP. Наличие железа и, косвенно, всех других более легких элементов, показывает, что основные компоненты для планет и возможной жизни на них присутствовали очень рано в истории Вселенной. Это намного раньше, чем возникла Земля.
Ученые продолжают собирать "семейный альбом" фотографий Вселенной: юность (5 млрд лет назад)
Ученые, работающие с орбитальной рентгеновской обсерваторией "Чандра", получили снимок юной Вселенной, которая моложе своего нынешнего состояния приблизительно на 5 млрд лет. На картинке запечатлена область из созвездия Большой Медведицы, известная под названием "Северо-западная дыра Локмана".
Ранняя Вселенная: впервые удалось определить размеры реликтовых галактик
Астрономы Израиля и США нашли первое прямое подтверждение тому, что по крайней мере некоторые галактики размером с Млечный путь уже успели сформироваться, когда Вселенной от роду было меньше миллиарда лет. На иллюстрации - смоделированная структура ранней Вселенной. Первые галактики размером с Млечный путь выглядят как яркие пятна в вершинах этих своеобразных галактических нитей.
Разрешена одна из загадок космических лучей
Казалось бы, в одной-единственной цифре не может быть ничего выдающегося, однако это позволило не только разрешить споры о месте рождения пульсара и определить размер его нейтронной звезды (а стало быть, уточнить физическую модель этого объекта), но и, возможно, открыть одну из важнейших тайн космических лучей.
Сверхновые - это взрывающиеся яйца
Взрывные волны от сверхновых имеют форму яйца, они вовсе не строго сферичны, как считалось ранее. Этот факт - то есть обнаружение такой небольшой асимметрии в процессах звездных взрывов - может сделать сверхновые еще более точным инструментом для измерений расстояний в космосе и для уточнения параметров таинственной антигравитации - темной энергии, заполняющей Вселенную.
Мюоны указывают путь к невидимой вселенной
Международная группа физиков из Брукхэвенской лаборатории сообщила о том, что в экспериментах с элементарными частицами удалось обнаружить серьезные отклонения от теоретических предсказаний, даваемых Стандартной моделью. Измерялось колебание мюонов в магнитном поле. Нарушение Стандартной модели - это уже вполне ожидаемое событие, многие ученые полагают, что благодаря этому откроются горизонты новой физики элементарных частиц.
Теория "холодного темного вещества" получила экспериментальное подтверждение
Канадским астрономам из Университета Торонто удалось измерить протяженность и определить форму массивных невидимых галактических ореолов, состоящих, согласно современным теориям, из темного вещества. Выяснилось, что размеры таких ореолов могут в 5-8 раз превышать видимые размеры галактик (то есть светящееся вещество - звезды). Ученые использовали в своих целях эффект, называемый "гравитационным линзированием".
Новости по теме
