Новые сведения о детстве Вселенной

Данные были собраны во время микроволнового анизотропного зондирования Вилкинсона (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP), измеряющего остатки ранней вселенной — самый древний ее свет. Условия ранней вселенной запечатлены на этом свете, потерявшем энергию по мере расширения вселенной на протяжении 13,7 миллиардов лет. Из-за энергетической потери WMAP теперь воспринимает этот свет как микроволны.

С помощью аккуратных измерений микроволновых характеристик, WMAP ответило на многие вопросы, касающиеся возраста вселенной, ее состава и ее развития. 

Море нейтрино

Например, WMAP установило, что вселенная плавает в море нейтрино, почти невесомых субатомарных частиц, мелькающих вокруг почти со скоростью света. Миллионы космических нейтрино проносятся сквозь вас каждую секунду.

«Кусок свинца размером с целую Солнечную систему не смог бы задержать космическое нейтрино и на мгновение»,— говорит Эичиро Коматсу, участник исследовательской группы из Техасского университета в Остине.

Нейтрино составляли большую по сравнению с сегодняшним днем часть ранней вселенной, показывают данные WMAP.

Микроволновый свет тех времен, когда вселенной было только 380 000 лет, свидетельствует, что в то время нейтрино составляли 10% вселенной, атомы — 12%, темная материя 63%, фотоны 15%, а доля темной энергии была крайне незначительна. В то время как нынешняя вселенная, по данным WMAP, состоит из 4,5% атомов, 23%— темной материи, 72%— темной энергии и менее 1 процента нейтрино.

Впервые доказательство так называемому «нейтринному космического прошлому» было извлечено из микроволн.

Космические нейтрино в таком огромном количестве имели влияние на развитие вселенной. Горячая и плотная молодая вселенная была ядерным реактором, производившим гелий. Теории, основанные на теперешнем объеме гелия, предполагают, что в момент образования гелия присутствовало целое море нейтрино. Новые данные WMAP, а также точные измерения свойств нейтрино, сделанные в ускорителях частиц, подтверждают это предположение.

Звездный туман

Данные, полученный с помощью WMAP, позволяют по-новому взглянуть на еще один важный период. Это конец «темных веков», когда засияли звезды первого поколения. Данные со всей определенностью показывают, что звездам потребовалось около полумиллиарда лет, чтобы создать космический туман.

Сияние этих звезд породило легкий туман из электронов в окружающем газе, рассеивающем микроволны, подобно тому, как обычный туман рассеивает свет автомобильных фар.

«Теперь у нас есть доказательства тому, что образование этого тумана было затухающим процессом, начавшимся, когда вселенной было около 400 миллионов лет, и продолжавшемся около полумиллиарда лет»,— говорит член команды WMAP Джоанна Данкли из Оксфордского университета Великобритании и Принстонского университета США.

Данные WMAP также накладывает серьёзные ограничения на инфляционную модель развития вселенной, подразумевающую поразительный рост в первую триллионную долю секунды ее существования, когда образовались флуктуации в самой структуре пространства. Теперь некоторые версии инфляционной теории отменены. Другие получили новые аргументы в свою поддержку.

Выводы из данных WMAP детально освещены в цикле из семи работ, поданных в Astrophysical Journal.