Space-X

Новости космоса и космонавтики

О чем может рассказать реликтовое излучение?

О чем может рассказать реликтовое излучение?

О чем может рассказать реликтовое излучение?

Еще давно в классической физике и термодинамике было введено понятие «абсолютно черного тела» — это идеализированная модель поведения объекта, который способен к полному поглощению и испусканию электромагнитных волн любой части спектра. Физически оно совсем не обязано быть черным, например, Солнце является одним из лучших приближений к модели абсолютно черного тела в нашей планетной системе. В зависимости от температуры тела меняется, и длина волны излучаемого им света, с ростом ее цвет излучения смещается от красной части спектра в фиолетовую.

Подобный подход позволяет определить температуру любого излучения. В том числе, такого специфического как реликтовое, которое возникло на одной из ранних стадий формирования Вселенной, в период, называемый рекомбинацией, когда вещество и излучение смогли отделиться друг от друга. Характеристики реликтового излучения очень близки к излучению абсолютно черного тела. В наблюдаемое время температура его составляет 2,7 кельвина, что совсем недалеко от абсолютного нуля (эти данные получены и подтверждены в свое время космическими обсерваториями COBE, Planck и WMAP).

За миллиарды лет блуждания реликтовых фотонов их температура неуклонно падала. Если бы нам удалось измерить температуру этого излучения не только в наших окрестностях, но и возле далеких галактик и их сверхскоплений, то мы смогли бы получить представление о реальном процессе остывания Вселенной за время ее эволюции. Эти экспериментальные данные можно было бы сравнить с теоретическими предсказаниями и, таким образом, проверить наши теории, в том числе убедиться, были ли такими «постоянными» основные физические константы в прошлом (например, постоянная тонкой структуры) или они также меняли свои значения.

Большая группа ученых из разных стран приняла участие в этих экспериментах. Как же удалось измерить температуру фона далеко в космосе? Здесь пришли на помощь большие облака горячего газа, состоящего из свободных электронов, которые присутствуют в далеких галактических скоплениях. При столкновении с этими электронами реликтовые фотоны рассеиваются, получая при этом дополнительную энергию. Быстрые горячие электроны как бы подталкивают фотоны (обратный эффект Комптона). Благодаря этому, спектр, а, следовательно, и температура реликтового излучения меняются локально, т.е. реликтовый фон в областях скоплений галактик и в пустынных областях различается (эффект Сюняева-Зельдовича). Поскольку отношение сдвигов температур в фоне зависит только от температуры самих реликтовых фотонов, а не свойств скопления, то мы можем, не зная характеристик скопления, измерять температуру фона рядом с ним.

Ученые обработали данные телескопа South Pole Telescope, находящегося на Южном полюсе, о 158 скоплениях галактик, имеющих красные смещения в диапазоне от 0,05 до 1,35 (т.е. самые дальние объекты находились на расстоянии 8 млрд. св. лет от Земли). Этому эксперименту предшествовали другие, но с меньшими выборкой и диапазоном красных смещений.

Анализ собранных данных помог выявить зависимость температуры реликтовых фотонов от величины красного смещения z, которая была пропорциональна (1+z). Современная космология предсказывала именно это, что является доказательством правильности данной теории.

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 0.0/10 (0 votes cast)
VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 0 (from 0 votes)

Добавить комментарий

Копирование материалов разрешено только с указанием ссылки на источник © 2014
Яндекс.Метрика
Google+