 |
Астронет: К. А. Постнов/ГАИШ Лекции по Общей Астрофизике для Физиков http://variable-stars.ru/db/msg/1170612/node61.html |
<< 11.4 Реликтовое излучение | Оглавление | 12. Космология (продолжение II) >>
11.5 Флюктуации реликтового излучения
Важнейший результат, полученный в последние годы, относится к измерениям
флюктуаций температуры реликтового излучения в различных угловых масштабах.
Существование флюктуаций температуры (а значит и интенсивности)
реликтового излучения неизбежно в модели горячей Вселенной,
поскольку неизбежны флюктуации плотности, из которых впоследствии
из-за гравитационной неустойчивости образовалась вся наблюдаемая
крупномасштабная структура. Из-за сохранения удельной энтропии
.
Еще в 1969 г. была измерена дипольная анизотропия реликтового фона,
связанная с движением Земли относительно изотропного реликтового излучения.
Измеренное значение дипольной анизотропии
мК
соответствует (по формуле эффекта Допплера,
)
скорости движения барицентра Солнечной системы со скоростью
км/с. Учитывая движение Солнечной системы относительно центра
Галактики, определена скорость движения местной группы галактик
относительно реликтового фона 
км/с. После 30 лет
исследований анизотропии реликтового фона в эксепериментах "Реликт" (Россия)
и COBE (США) измерены амплитуды флюктуаций температуры реликтового
излучения в угловых масштабах несколько 10 градусов на уровне 30 мкК
(
).
В 2000-2001 гг. были измерены
флюктуации микроволнового фона в малых угловых масштабах
(Рис. 11.2). Из результаты подтвердили теоретически
ожидаемое А.Д.Сахаровым поведение
(наличие так называемых "Сахаровских осцилляций").
Физически они вызваны эффектом Допплера при движениях
плазмы в момент рекомбинации 
. Максимальная амплитуда
колебаний приходится на размер всей причинно-связанной области
(точнее, аккустического горизонта
)
а в меньших масштабах из-за фотонной вязкости
колебания значительно слабее (Дж. Силк). Значит,
ожидемый максимум флюктуаций,
наблюдаемых в современню эпоху,
должен приходиться на угловой масштаб, под которым
сегодня наблюдается звуковой горизонт в момент рекомбинации:
.
Точное значение зависит от геометрии Вселенной (т.е. от
полной плотности по отношению к критической).
Величина первого пика флюктуаций приходится на угловой масштаб
с гармоникой 
(см. Рис. 11.2), что соответствует с
высокой точностью 
, т.е. пространственная кривизна
Вселенной оказывается равной нулю! Таким образом, геометрия пространственных
сечений Вселенной евклидова.
 |
Рис. 11.2
Угловой спектр флюктуаций
реликтового излучения по данным экспериментов BOOMERanG, MAXIMA и QMASK.
Положение первого пика на соответствует плоской геометрии
пространственных сечений Вселенной (параметр
 ). |
Наконец, сделаем замечание относительно второго и последующих пиков в угловом спектре флюктуаций. Само существование пиков отражает факт скоррелированности аккустических колебаний в плазме в эпоху рекомбинации, вызванных "сфазированными" первичными флюктуациями. Если бы такой связи не было бы, то не было бы и усиленных колебаний на выделенных гармониках, так как во всех масштабах колебания были бы равновероятны. Но причинная связь флюктуаций в разных масштабах могла быть только тогда, когда в прошлом эти флюктуации сами находились под горизонтом (то есть внутри причинно-связанной области). Именно такая ситуация возникает в модели инфляционной Вселенной (см. Лекцию 12). Таким образом, уверенное обнаружение второго и следующих пиков в угловом спектре флюктуаций реликтового излучения будет однозначным подтверждением существование инфляционного периода в ранней Вселенной.
- Я.Б.Зельдович, И.Д.Новиков. Строение и эволюция Вселенной. М., Наукуа, 1975.
- C.Вейнберг. Гравитация и космология. М., Мир, 1973
- C.Вейнберг. Первые три минуты. М., Атомиздат, 1983
- Peebles, P. J. E. Principles of physical cosmology.
Princeton Series in Physics, Princeton, NJ: Princeton
University Press.
<< 11.4 Реликтовое излучение | Оглавление | 12. Космология (продолжение II) >>