Реликтовое излучение

6. Природный механизм образования основной компоненты фонового космического микроволнового излучения (статья в разработке)

Сегодня физика установила природный механизм образования основной компоненты фонового космического микроволнового излучения и, следовательно, один из его основных природных источников.

Для того, чтобы понять это, посмотрим на карту фонового космического излучения (подлинную, без подгонки под «реликтовое излучение»), помещенную в начале статьи (в верху). Как видим, ее рассекает пополам красная горизонтальная полоса, отражающая тот факт, что наибольшее регистрируемое излучение исходит из нашей галактики. Следовательно, в нашей галактике идут природные процессы, создающие фоновое космическое излучение. Аналогичные процессы идут и в других галактиках, а также (более слабо) в межгалактическом пространстве.

А теперь зададимся вопросом: в результате чего в межзвездном, или межгалактическом пространстве, может возникнуть данное излучение

Для этого обратим внимание на, плохо изученную физикой «неуловимую» элементарную частицу и ее молекулярные соединения

Согласно полевой теории элементарных частиц электронное нейтрино должно взаимодействовать с другими электронными нейтрино своими электромагнитными полями. Пример потенциальной энергии взаимодействия пары электронных нейтрино лежащих в одной плоскости с антипараллельными спинами приведен на рисунке.

Из рисунка видно наличие потенциальной ямы глубиной 1,54×10 -3 ev с минимумом на расстоянии 8,5×10 -5 см. Как видим, пара электронных нейтрино должна обладать связанным состоянием с нулевым спином с энергией порядка 0,72×10 -3 ev (более точную величину можно определить с помощью квантовой механики).

Это связанное состояние будет напоминать молекулу водорода с той разницей, что в данной «молекуле» (ν e2) нейтрино взаимодействуют своими электромагнитными полями. В результате крайне малой величины энергии связи молекула ν e2 будет устойчивой в условиях близких к абсолютному холоду и при отсутствии столкновений с другими электронными нейтрино и не только.

Электронные нейтрино могут образовывать и более сложные связанные состояния, с большей величиной энергии связи, например ν e4 (и др.). В результате во Вселенной должна существовать нейтринная форма материи в виде нейтринного газа, состоящего в основном из молекул ν e2 , значительно реже ν e4 .

И этот нейтринный газ будет взаимодействовать как со светом (создавая красное смещение), так и с электронными нейтрино, излучаемыми в огромных количествах звездами. В результате такого взаимодействия молекулярные соединения электронных нейтрино разбиваются на части. А при обратном процессе — слиянии пары электронных нейтрино в молекулярное соединение, происходит выделение энергии в виде микроволнового электромагнитного излучения с длиной волны, соответствующей основной компоненте фонового космического микроволнового излучения (996). Кроме того, при слиянии пары молекул ν
e2 в молекулу
ν
e4 происходит выделение еще больше энергии, что соответствует участку спектра 34 на рисунке.

Таким образом, фоновое космическое микроволновое излучение (по ошибке называемое «реликтовым излучением») потеряло свое божественное происхождение и обрело природные источники
.

Свойства[]

Файл:WMAP 2006 94 GHz temperature map.png

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

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. По данным спутника WMAP

Спектр наполняющего Вселенную реликтового излучения соответствует спектру излучения абсолютно чёрного тела с температурой 2,725 кельвина. Его максимум приходится на частоту 160,4 ГГц (микроволновое излучение), что соответствует длине волны 1,9 мм. Оно изотропно с точностью до 0,01 % — среднеквадратичное отклонение температуры составляет приблизительно 18 мкК. Это значение не учитывает дипольную анизотропию (разница между наиболее холодной и горячей областью составляет 6,706 мК), вызванную доплеровским смещением частоты излучения из-за нашей собственной скорости относительно системы отсчёта, связанной с реликтовым излучением. Красное смещение для реликтового излучения немного превосходит 1000.

Плотность энергии реликтового излучения составляет 0,25 эВ/см3 (4,005×10−14 Дж/м3) или (400-500 фотонов/см3).

Дипольная анизотропия

Ещё в 1969 году было обнаружено, что в реликтовом излучении заметно выделена дипольная составляющая: в направлении созвездия Льва температура этого излучения на 0,1 % выше, чем в среднем, а в противоположном направлении — на столько же ниже. Этот факт интерпретируется как следствие эффекта Доплера, возникающего при движении Солнца относительно реликтового фона со скоростью примерно 370 км/с в сторону созвездия Льва. Поскольку Солнце обращается вокруг центра Галактики со скоростью ~220-230 км/с в сторону созвездия Лебедя, и также совершает движение относительно центра Местной группы галактик (группы галактик, включающей Млечный Путь), это означает, что Местная группа как целое движется относительно реликтового излучения со скоростью примерно (по современным данным) 627±22{\displaystyle 627\pm 22} км/с в направлении точки с галактическими координатами l=276±3∘{\displaystyle l=276\pm 3^{\circ }}, b=30±3∘{\displaystyle b=30\pm 3^{\circ }} (эта точка располагается в созвездии Гидры).

Файл:Anisotropia dipolar.gif

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

Существуют и альтернативные теории, которые также могут объяснить выделенность дипольной компоненты реликтового излучения.

Инфляция

Начнем с того, что концепция мультивселенной возникает сразу в нескольких областях физики (и философии), но наиболее ярким примером является теория инфляции, которая описывает гипотетическое событие, которое произошло, когда наша Вселенная была очень молодой — менее секунды от роду. По данным NASA, за невероятно короткий промежуток времени Вселенная пережила период быстрого расширения, «раздуваясь», становясь все больше и больше.

Таким образом, в то время как инфляция закончилась в нашей Вселенной, могли существовать другие, гораздо более отдаленные регионы, где инфляция продолжалась — и продолжается прямо сейчас. Более того, отдельные вселенные, как пишет LiveScience, могут «отщипывать» более крупные раздувающиеся, расширяющиеся вселенные, создавая бесконечное море вечной инфляции, заполненное многочисленными индивидуальными вселенными.

Инфляционная модель Вселенной.

Это может объяснить, почему наша Вселенная обладает теми свойствами, какими обладает и в особенности теми, которые трудно объяснить с помощью таких концепций как темная материя или космологическая постоянная. «Если бы существовала мультивселенная, то у нас были бы случайные космологические константы в разных вселенных, и это просто совпадение, что та, которая есть у нас в нашей Вселенной, принимает значение, которое мы наблюдаем», – считает Дэн Хелинг, космолог из Университета Аризоны и эксперт в области теории Мультивселенной.

Наблюдения реликтового излучения[]

Радиотелескопы в Антарктиде:

• DASI (Degree Angular Scale Interferometer) (США)
• South Pole Telescope (SPT, «Южный Полярный Телескоп» (ЮПТ), «Телескоп южного полюса») (США)

Космические радиотелескопы:

• РЕЛИКТ-1 (СССР, 1983—1984)
• COBE (США, 1989—1996)
• WMAP‎ (США, 2001—2009)
• Планк (ЕС, 2009—2010, н.в.)

Анализ

Спектр мощности реликтового излучения (распределение энергии по угловым масштабам, то есть по мультиполям. Спектр получен по данным наблюдений: WMAP (2006), Acbar (2004) Boomerang (2005), CBI (2004) и VSA (2004). Розовая область показывает теоретические предсказания.

Анализ реликтового излучения с целью получения его карт, углового спектра мощности, а в конечном итоге космологических параметров, является сложной, вычислительно трудной задачей. Хотя расчёт спектра мощности на основании карты является принципиально простым преобразованием Фурье, представляющим разложение фона по сферическим гармоникам, на практике трудно учитывать шумовые эффекты.

Для анализа данных используются специализированные пакеты:

• HEALPix (Hierarchical Equal Area isoLatitude Pixelization) — пакет приложений, используемый командой WMAP.
• GLESP (Gauss-Legendre Sky Pixelization) — пакет, разработанный в качестве альтернативы HEALPix при участии учёных из России, Германии, Англии и Тайваня.

Каждый пакет использует свой формат хранения карты реликтового излучения и свои методы обработки.

Исторические факты изучения реликтового излучения

Впервые о реликтовом излучении упоминал Георгий Антонович Гамов (Джордж Гамов), когда пытался объяснить теорию большого взрыва. Он предполагал, что некое остаточное излучение заполняет пространство постоянно расширяющейся вселенной. В 1941 году, изучая поглощение одной из звезд скопления змееносца, Эндрю Мак-Келлар заметил спектральные линии поглощения света, которые соответствовали температуре 2,7 к. В 1948 году Георгий Гамов, Ральф Альферт и Роберт Герман установили температуру реликтового излучение в 5 К. Позже Георгий Гамов предположил температуру меньше известной в 3 К. Но это было лишь поверхностное изучение этого, на то время никому не известного факта. В начале 60-х годов Роберт Дикке и Яков Зельдович получили те же результаты, что и Гамов фиксируя волны, интенсивность излучения которых не зависела от времени. Пытливому уму ученых пришлось создать специальный радиотелескоп для более точной регистрации реликтового излучения. В начале 80-х годов с развитием космической промышленности реликтовое излучение стали изучать более тщательно с борта космического аппарата. Удалось установить свойство изотропии реликтового излучения (одинаковые свойства во всех направлениях, к примеру, на север 5 шагов за 10 секунд и на юг 5 шагов будут тоже за 10 секунд). На сегодняшний день продолжаются изучения свойств реликтового изучения и историю его возникновения.

Самая первая материя во Вселенной

Итак, под кварк-глюонной плазмой исследователи понимают материю, которая существовала в течение первой микросекунды после Большого взрыва. Исследователи отмечают, что плазма, состоящая из кварков и глюонов, была разделена горячим расширением Вселенной, после чего остатки кварка преобразовались в так называемые адроны.

Как выяснили авторы научной работы, кварк-глюонная плазма (QGP) присутствовала в первую 0,000001 секунды Большого взрыва, а затем исчезла из-за расширения Вселенной. Но с помощью БАК в ЦЕРН исследователи смогли воссоздать эту первую материю и проследить, что с ней произошло.

Галактика Млечный Путь – одна из сотен миллиардов таких же

В течение долгого времени исследователи думали, что плазма была формой газа, но новый анализ подтвердил – плазма была плавной и имела гладкую мягкую текстуру, как вода. Новые детали также продемонстрировали, показывают, что плазма со временем изменила свою форму, что удивительно и сильно отличается от любой другой известной материи.

«Каждое открытие – это кирпичик, который повышает наши шансы узнать правду о Большом Взрыве. Нам потребовалось около 20 лет, чтобы выяснить, что кварк-глюонная плазма была текучей, прежде чем она превратилась в адроны и строительные блоки жизни. Поэтому наши новые знания о постоянно меняющемся поведении плазмы являются самым настоящим прорывом», – пишут авторы исследования. Полностью ознакомиться с текстом исследования можно здесь.

Отношение к Большому Взрыву[]

Поляризация

Реликтовое излучение поляризовано на уровне в несколько мкК. Выделяются E-мода (градиентная составляющая) и B-мода (роторная составляющая) по аналогии с поляризацией электромагнитного излучения. E-мода может появляться при прохождении излучения через неоднородную плазму вследствие томпсоновского рассеяния. B-мода, максимальная амплитуда которой достигает всего лишь 0,1 мкК, не может возникать вследствие взаимодействия с плазмой.

B-мода является признаком инфляции вселенной и определяется плотностью первичных гравитационных волн. Наблюдение B-моды является сложной задачей вследствие неизвестного уровня шума для этой компоненты реликтового излучения, а также за счёт того, что B-мода смешивается слабым гравитационным линзированием с более сильной E-модой.

На 2015 год наблюдательных подтверждений открытия B-моды нет. 17 марта 2014 года учёные из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики объявили о обнаружении B-моды на уровне r = 0,2. Однако, более поздний анализ (опубликован 19 сентября 2014), проведённый другой группой исследователей с использованием данных обсерватории «Планк», показал, что результат можно полностью отнести на счёт галактической пыли.

Вторичная анизотропия

Вторичная анизотропия реликтового излучения возникает в процессе распространения фотонов на их пути от поверхности последнего рассеяния до наблюдателя, например, рассеяния на горячем газе или прохождения гравитационного потенциала.

Когда фотоны реликтового излучения стали распространяться беспрепятственно, обычная материя во Вселенной была в основном в виде нейтральных атомов водорода и гелия. Тем не менее, наблюдения галактик сейчас показывают, что большая часть объёма межгалактической среды состоит из ионизованного материала (так как есть несколько линий поглощения, связанных с атомами водорода). Это означает, что был период реионизации, в ходе которого некоторое количество вещества Вселенной было вновь разбито на ионы и электроны.

Фотоны микроволнового излучения рассеиваются на свободных зарядах, таких как электроны, которые не связаны в атомах. В ионизированной Вселенной такие заряженные частицы были выбиты из нейтральных атомов ионизирующим ультрафиолетовым излучением. Сегодня эти свободные заряды имеют достаточно низкую плотность в большей части объёма Вселенной, так что они не влияют заметно на реликтовое излучение. Однако если межгалактическая среда была ионизирована на очень ранних этапах расширения, когда Вселенная была намного плотнее, чем сейчас, то это должно было вызвать два основных следствия для реликтового излучения:

• Мелкомасштабные флуктуации будут стёрты подобно тому, как при взгляде на объект сквозь туман детали объекта становятся нечёткими.
• Процесс рассеяния фотонов на свободных электронах (томсоновское рассеяние) будет вызывать анизотропию поляризации реликтового излучения на больших угловых масштабах, которая будет коррелировать с температурной анизотропией.

Оба этих эффекта наблюдались космическим телескопом WMAP, что свидетельствует о том, что Вселенная была ионизирована на очень ранних этапах (на красном смещении более 17). Происхождение этого раннего ионизирующего излучения всё ещё является предметом научных дискуссий. Это излучение, возможно, включает свет самых первых звёзд, сверхновых, которые явились результатом эволюции этих звёзд, и ионизирующее излучение, возникающее при аккреционных дисках массивных чёрных дыр.

Два других эффекта, которые возникли в период между реионизацией и нашими наблюдениями реликтового излучения и которые являются причиной флуктуаций: эффект Сюняева — Зельдовича, заключающийся в том, что облако электронов высокой энергии рассеивает реликтовые фотоны и передаёт часть своей энергии им, и эффект Сакса — Вольфа, который вызывает смещение спектра фотонов от космического микроволнового фона в красную или фиолетовую область спектра по причине изменения гравитационного поля. Эти два эффекта связаны с влиянием структур в поздней Вселенной (красное смещение меньше или порядка 1). С одной стороны, они приводят к размыванию спектра реликтового излучения, так как накладываются на первичную анизотропию; с другой стороны — позволяют получить информацию о распространённости структур в поздней Вселенной, а также проследить за их развитием.

Логическая ошибка

Ошибочная логика еще хуже ошибочной науки. Во-первых, использование предположительно подтвержденного предположения теории как доказательства самой теории является фундаментальной логической ошибкой; во-вторых, некоторые из предполагаемых предсказаний были известны до Большого взрыва, поэтому вовсе не являются предсказаниями. Это объясняется в следующей выдержке из книги Refuting Compromise:

Логическая ошибка подтвержденного предсказания

Поскольку цитирование подтвержденных предсказаний для доказательства научного закона является частым явлением, такой подход совершает логическую ошибку под названием «Подтверждение консеквента» (см. также: юбить Бога всем своим разумом – логика и сотворение). Это станет заметно, если провести следующий анализ (∴ = therefore):

Для того, чтобы понять, почему этот вывод не следует из тех двух пунктов, рассмотрим следующий пример:

Однако я мог бы чувствовать себя очень сытым по многим другим причинам, например, съев что-то другое. Так же есть множество возможных теорий, которые способны предсказать существующие наблюдения.

С другой стороны, известный критерий фальсифицируемости, выработанный австрийско-британским философом науки Карлом Поппером (1902–1994), основан на одной из форм аргумента под названием отрицание антецедента:

Однако некоторые научные философы считают Поппера слишком простым. Американский историк науки Томас Кун (1922–1996) указал на то, что в действительности, ученые не отбрасывают с готовностью ведущую парадигму, но вместо этого терпимо относятся к «аномалиям». Прежде чем произойдет научная революция, нужно чтобы собралось множество аномалий.

Теория еврейско-венгерского философа Имре Лакатоса (1992–1974) считается некоторым синтезом Поппера и Куна

С одной стороны, он сохранил критерий фальсифицируемости, но также принял во внимание, что на практике ученые не придерживаются его строго. Но вместо социологического аспекта Куна, Лакатос рассматривал все с перспективы логики

Он указал на то, что ведущие теории не тестируются по отдельности, но «защищены» вспомогательными гипотезами. Отрицание антецедента указывает только на то, что одно из предположений должно быть неверным, а также не относящимся к ведущей теории. Таким образом, модифицируется вспомогательная гипотеза. Схематически правильный аргумент можно изобразить следующим образом:

Например, теория Ньютона предсказывала определенное движение Урана, предполагая, что не существовало ни одного другого взаимодействующего объекта. Когда обнаружилось, что Уран не движется, так как предполагалось в соответствии с Теорией Ньютона, то либо сама теория ошибочна, либо был еще какой-то массивный объект, влияющий на его орбиту – и оказалось, что это была планета Нептун.

Эти размышления являются важными при анализе предполагаемой поддержки Большого взрыва. Есть три главных предполагаемых доказательства в поддержку Большого взрыва: микроволновое фоновое излучение …

Гипотеза образования Вселенной

Вокруг некоторых из этих звезд образовались системы планет, по крайней мере, на одной из таких планет возникла жизнь, в ходе эволюции породившая разум. Как часто встречаются в просторах космоса звезды, окруженные хороводом планет, ученые пока еще не знают. Ничего не могут они сказать и о том, как часто .

Да и вопрос о том, как часто растение жизни расцветает пышным цветком разума, остается открытым. Известные нам сегодня гипотезы, трактующие все эти вопросы, больше похожи на малообоснованные догадки.

Но сегодня наука развивается лавинообразно. Совсем недавно ученые вообще не представляли себе, как начиналась наша . Открытое около 70 лет назад реликтовое излучение позволило нарисовать ту картину. Сегодня у человечества не хватает фактов, опираясь на которые, оно сможет ответить на сформулированные выше вопросы.

Проникновение в космическое пространство, посещения Луны и других планет, приносят новые факты. А за фактами следуют уже не гипотезы, а строгие выводы.

Реликтовое излучение говорит об однородности Вселенной

О чем еще рассказали ученым реликтовые лучи, эти свидетели рождения нашей Вселенной?

А. А. Фридман решил одно из уравнений, данных Эйнштейном, и на основе этого решения открыл расширение Вселенной. Для того чтобы решить уравнения Эйнштейна, надо было задать так называемые начальные условия.

Фридман исходил из предположения, что Вселенная однородна
и изотропна, что вещество в ней распределено равномерно. И в течение 5-10 лет, прошедших со дня открытия Фридмана, вопрос о том, правильно ли было это его предположение, оставался открытым.

Сейчас он по существу снят. Об изотропности Вселенной свидетельствует удивительная равномерность реликтового радиоизлучения. Второй факт свидетельствует о том же — распределение вещества Вселенной между Галактиками и межгалактическим газом.

Ведь межгалактический газ, составляющий основную часть вещества Вселенной, распределен по ней столь же равномерно, как и реликтовые кванты
.

Открытие реликтового излучения дает возможность заглянуть не только в сверхдалекое прошлое — за такие пределы времени, когда не было ни нашей Земли, ни нашего Солнца, ни нашей Галактики, ни даже самой Вселенной.

Как удивительный телескоп, который можно направить в любую сторону, открытие реликтового излучения позволяет заглянуть и в сверхдалекое будущее. Такое сверхдалекое, когда уже не будет ни Земли, ни Солнца, ни Галактики.

Здесь поможет явление расширения Вселенной, то как разлетаются в пространстве слагающие ее звезды, Галактики, облака пыли и газа. Вечен ли этот процесс? Или же разлет замедлится, остановится, а затем сменится сжатием? И не являются ли сменяющие друг друга сжатия и расширения Вселенной своеобразными пульсациями материи, не уничтожимой
и вечной?

Ответ на эти вопросы зависит в первую очередь от того, сколько материи содержится во Вселенной. Если ее общего тяготения достаточно, чтобы преодолеть инерцию разлета, то расширение неизбежно сменится сжатием, при котором Галактики постепенно сблизятся. Ну а если сил гравитации для торможения и преодоления инерции разлета недостаточно, наша Вселенная обречена: она рассеется в пространстве!

Реликтовое излучение – это фоновое микроволновое излучение, одинаковое во всех направления и имеет спектр, характерный для абсолютно черного тела при температуре ~ 2.7 K.

Считается, что по этому излучению можно узнать ответ на вопрос: откуда взялась ? По сути, реликтовое излучение – это то, что осталось от «строительства Вселенной», когда она начала только зарождаться после расширения плотной горячей плазмы. Для того чтобы проще было понять что такое реликтовое излучение сравним его с остатками человеческой деятельности. К примеру, человек изобретает что-то, другие это покупают, употребляют и выбрасывают отходы. Так вот мусор (тот самый результат жизни человека) – это и есть аналог реликтового излучения. По мусору можно узнать все – где человек был в определенный промежуток времени, что он ел, во что был одет, и даже о чем вел беседу. Также и реликтовое излучение. По его свойствам ученые пытаются построить картину момента большого взрыва, что возможно даст ответ на вопрос: как появилась Вселенная? Но все же, законы сохранения энергии создают определенные разногласия о возникновении вселенной, потому что ничто из ниоткуда не берется и никуда не девается. Динамика нашей вселенной – это переходы, смена свойств и состояний. Это можно наблюдать даже на нашей планете. К примеру, шаровая молния появляется в сгустке облака из частиц воды?! Как? Как так может быть? Никто не может объяснить происхождение тех или иных законов. Есть только моменты открытия этих законов, как и история открытия реликтового излучения.

Что дает нам изучение реликтового излучения?

Ранняя Вселенная была холодной, очень холодной. Почему Вселенная была такой холодной, и что случилось, когда началось расширение вселенной? Можно предположить, что из-за большого взрыва случился выброс огромного количества сгустков энергии за пределы вселенной, затем Вселенная остыла, почти замерзла, но со временем энергия начала собираться в сгустки снова, и возникла некая реакция, которая и запустила процесс расширения вселенной. Тогда откуда взялась темная материя и взаимодействует ли она с реликтовым излучением? Возможно реликтовое излучение – это результат разложения темной материи, что более логично, чем остаточное излучение большого взрыва. Поскольку темная энергия может являться антиматерией и частицы темной материи, сталкиваясь с частицами материи, образуют в материальном и антиматериальном мире излучение подобно реликтовому. На сегодняшний день это самая свежая, неизученная область науки, в которой можно достичь успехов и запечатлиться в истории науки и общества.

Несмотря на применение современных приборов и новейших методов изучения Вселенной, вопрос ее появления все еще остается открытым. В этом нет ничего удивительного, если учесть ее возраст: согласно последним данным, он составляет от 14 до 15 млрд. лет. Очевидно, что с тех пор осталось очень мало свидетельств происходивших когда-то грандиозных процессов Вселенского масштаба. Поэтому утверждать что-либо никто не решается, ограничиваясь гипотезами. Однако одна из них с недавних пор получила весьма существенный аргумент — реликтовое излучение.

В 1964 году два сотрудника одной известной лаборатории, выполнявшие радионаблюдение за спутником «Эхо», имея доступ к соответствующему сверхчувствительному оборудованию, решили проверить некоторые свои теории относительно собственного радиоизлучения определенных космических объектов.

Для того чтобы отсеять возможные помехи от наземных источников, было решено использовать в 7,35 см. Однако после включения и настройки антенны было зарегистрировано странное явление: во всей Вселенной фиксировался некий шум, постоянная фоновая составляющая. Она не зависела ни от положения Земли относительно других планет, что сразу отсеяло предположение о радиопомехах этих ни от времени суток. Ни Р. Вилсон, ни А. Пензиас даже не догадывались, что открыли реликтовое излучение вселенной.

Так как никто из них не предполагал подобного, списывая «фон» на особенности аппаратуры (достаточно вспомнить, что используемая СВЧ-антенна была самой чувствительной в то время), минул почти целый год, пока стало очевидным — регистрируемый шум является частью самой Вселенной. Интенсивность улавливаемого радиосигнала оказалась практически идентичной интенсивности излучения температурой в 3 Кельвина (1 Кельвин равен -273 градуса по Цельсию). Для сравнения: нуль по Кельвину соответствует температуре объекта из неподвижных атомов. находится в пределах от 500 МГц до 500 ГГц.

В это время два теоретика из Принстонского университета — Р. Дикке и Д. Пибблс, основываясь на новых моделях развития Вселенной, математически вычислили, что подобное излучение должно существовать и пронизывать все пространство. Стоит ли говорить, что Пензиас, случайно узнавший о лекциях на эту тему, связался с университетом и сообщил, реликтовое излучение и было зарегистрировано.

Исходя из теории Большого Взрыва, вся материя и возникла в результате колоссального взрыва. Первые 300 тыс. лет после этого пространство представляло собой комбинацию элементарных частиц и излучений. Впоследствии из-за расширения температуры стали падать, что дало возможность появиться атомам. Регистрируемое реликтовое излучение — это отголосок тех далеких времен. Пока вселенная обладала границами, плотность частиц была столь высокой, что излучение оказывалось «связанным», так как масса частиц отражала любые виды волн, не позволяя им распространяться. И лишь после начала образования атомов пространство стало «прозрачным» для волн. Считается, что реликтовое излучение появилось именно так. В настоящий момент в каждом кубическом сантиметре пространства содержится около 500 первоначальных квантов, правда, их энергия уменьшилась почти в 100 раз.

Реликтовое излучение на различных участках Вселенной имеет разную температуру. Это обусловлено расположением первичного вещества в расширяющейся Вселенной. Там, где плотность атомов будущей материи была выше, доля излучения, а значит его температура, уменьшена. Именно в этих направлениях впоследствии образовались крупные объекты (галактики и их скопления).

Изучение реликтового излучения приподнимает завесу неизвестности над многими процессами, происходящими в начале времен.

5. Природные источники фонового космического излучения

Поскольку физикой отвергается возможность Большого взрыва, то фоновое космическое излучение не может быть реликтовым излучением. Следовательно, у фонового космического излучения должны быть природные источники.

• излучения возбужденных нейтрино (как электронных, так и мюонных),
• реакция аннигиляции пары электронных нейтрино-антинейтрино,
• реакции распада мюонного нейтрино в электронное с испусканием фотонов (нейтринные осцилляции),
• излучения отдельных атомов или молекул,
• излучения молекул нейтринного газа (связанных состояний из нескольких электронных нейтрино).

При этом нейтрино будет переходить в возбужденные состояния как от столкновения с другим нейтрино, так и от прохождение через нейтрино фотонов видимого, ультрафиолетового, инфракрасного и других диапазонов, для которых энергия фотона превосходит величину энергии возбуждения нейтрино. Тем самым источником возбуждения нейтрино является и свет, идущий от удаленных галактик, т.е. красное смещение.