Космология/Реликтовое излучение

Реликтовое излучение - термодинамически равновесное распределение фотонов, равномерно заполняющее всю наблюдаемую Вселенную. Спектр этого излучения характерен для абсолютно чёрного тела с температурой 2,726±0,001 К.

Теория Гамова

Карта (панорама) анизотропии реликтового излучения (горизонтальная полоса — засветка от галактики Млечный Путь). Красные цвета означают более горячие области, а синие цвета — более холодные области.

Восстановленная карта (панорама) анизотропии реликтового излучения с исключённым изображением Галактики, изображением радиоисточников и изображением дипольной анизотропии. Красные цвета означают более горячие области, а синие цвета — более холодные области.

Гамов первым предложил теорию (опубликовано в 1946 году), согласно которой температура Вещества во Вселенной не была нулевая. Происхождение этой температуры он объяснял охлаждением начиная от "горячего" начала расширения Вселенной. Дело в том, что газы разогреваются, когда их сжимают, и охлаждаются при расширении. Только в 1965 году эта теория стала общепринятой.

В своих расчетах Гамов получает температуру реликтового излучения равной 7 К. При этом возраст Вселенной взят равным 3 млрд. лет . А время когда ранняя эпоха преобладания излучения сменяется эпохой преобладания вещества = 73 млн. лет. В этот момент плотность излучения равна плотности вещества, а температура = 320 K. Решение Гамова основывается на неявном предположении, что в истории Вселенной существовало совпадение: переход от стадии преобладания излучения произошел одновременно с переходом от параболического режима расширения к инерциальному.

Но согласно популярной сейчас инфляционной теории параболический режим расширения Вселенной продолжается до наших дней. Что не соответствует гамовской космологии. Но применяя более сложные расчеты по нуклеосинтезу и инфляционная теория дает сходные оценки температуры реликтового излучения.

К 70-м годам стало ясно, что кроме реликтовых фотонов во Вселенной должны были существовать реликтовые нейтрино и другие ультрарелятивистские частицы. Их вклад в плотность Вселенной мог бы превышать в 5-50 раз вклад фотонов. Если учесть современные оценки возраста Вселенной (13 млрд.), то перерасчет по гамовской теории даст температуру реликтового излучения = 2-5К.

Исследование неоднородностей

В 1983 году был проведён первый эксперимент, РЕЛИКТ-1, по измерению реликтового излучения с борта космического аппарата. В январе 1992 года на основании анализа данных эксперимента РЕЛИКТ-1 российские учёные объявили об открытии анизотропии реликтового излучения. Тем не менее, в 2006 году Нобелевская премия по физике за это была присуждена американцам, объявившим о подобном открытии тремя месяцами позже на основании данных эксперимента COBE.