Реликтовое излучение — это слабый фон микроволн, который равномерно заполняет весь космос, его невозможно заметить глазами, но радиотелескопы фиксируют его в любом направлении. По сути, это свет, который вышел в свободное пространство около 380 тысяч лет после начала расширения Вселенной, когда температура упала примерно до 3000 градусов Цельсия и вещество стало прозрачным, с тех пор этот свет распространяется миллиарды лет, постепенно остывая. Сегодня его температура всего 2,7 Кельвина — это на несколько градусов выше абсолютного нуля.
Как его открыли
Открытие реликтового излучения стало случайностью, в 1964 году инженеры Арно Пензиас и Роберт Вилсон работали с большой радиоантенной в Нью-Джерси, их задачей было улучшить качество радиосвязи, но вместо этого они заметили постоянный шум. Они проверяли оборудование, пытались учесть погодные условия, даже убрали голубиный помет из антенны, но сигнал не исчез. Только позднее выяснилось, что это и был тот самый фон, который предсказывали физики, за это открытие они получили Нобелевскую премию.
Насколько это важно
Реликтовое излучение называют «эхом Большого взрыва» не случайно, оно несет отпечаток того времени, когда Вселенная была очень молодой, это как старая фотография, которая сохранила детали, которых уже не найти в настоящем. В излучении есть небольшие различия по температуре, всего на миллионные доли градуса, но именно эти крошечные колебания стали основой для формирования будущих галактик и звёздных систем.
Если бы излучение было абсолютно одинаковым, во Вселенной не возникли бы области большей плотности, а значит, не образовались бы звёзды, планеты и мы с вами.
Измерение реликтового излучения
Изучать реликтовое излучение непросто, на Земле мешают радиопомехи и атмосфера, поэтому телескопы стараются размещать в удалённых местах, например, в пустынях или высоко в горах, однако самые точные данные дали космические аппараты:
COBE (1992) он впервые показал, что спектр реликтового излучения идеально совпадает с теоретическим предсказанием для излучения нагретого тела.
WMAP (2001) он сделал более детальные карты, которые позволили уточнить возраст и параметры Вселенной.
Planck (2009) он стал самым точным инструментом, с его помощью выявили мельчайшие колебания температуры и составил карту всего неба с большой точностью.
Эти данные стали основой для современной космологии.
Карты реликтового излучения
На картах реликтового излучения видны пятна — участки чуть теплее или холоднее среднего, они очень слабо различаются по температуре, но именно они отражают неоднородность плотности вещества в ранней Вселенной.
Учёные используют их для проверки теорий, например, теория инфляции предполагает, что в первые мгновения после Большого взрыва Вселенная расширялась с огромной скоростью. Следы этого процесса нашли именно в распределении этих пятен.
Кроме того, измерения реликтового излучения помогли понять, что пространство почти плоское, это значит, что на больших масштабах геометрия Вселенной близка к евклидовой — параллельные линии не сходятся и не расходятся.
Что дают эти знания
Знания о реликтовом излучении позволяют уточнять состав Вселенной, благодаря этим исследованиям мы знаем, что:
- обычное вещество, из которого сделаны звёзды и планеты, составляет лишь около 5% от всего;
- тёмная материя — примерно 27%;
- остальное — это тёмная энергия, связанная с ускоренным расширением космоса.
Без изучения реликтового излучения эти цифры были бы всего лишь гипотезами.
Реликтовое излучение в быту
В быту мы тоже сталкиваемся с реликтовым излучением, хотя и не замечаем этого, старые телевизоры с антеннами иногда ловили шум на экране, когда не было сигнала, часть этого шума — как раз реликтовое излучение. Так что можно сказать, что каждый человек хоть раз видел его своими глазами, пусть и в виде «снега» на экране.
Итоги
Реликтовое излучение — это древний свет, который дошёл до нас почти без изменений за 13,8 миллиарда лет, его открытие подтвердило теорию Большого взрыва, а дальнейшие исследования сделали космологию точной наукой.
Сегодня мы воспринимаем этот фон как тихое напоминание о том, что вся Вселенная когда-то была единой горячей плазмой, и именно из-за небольших отклонений в этом излучении появились галактики, звёзды и мы сами.
Подписывайтесь на канал и делитесь, что бы вы хотели увидеть на этом канале!