Будущее точной космологии

Спросите, что является самым большим научным триумфом нашего поколения – и где-то в начале списка с ответами будет стоять учреждение «точной космологии». Только в прошлом десятилетии астрономы, работающие по специальности космологии, с высокой точностью определили такие вещи, как дата Большого взрыва, количественный состав вселенной, крупномасштабные объекты в космосе, и как структура космоса (группы галактик, кластеров, звезд) росла и развивалась от самого начала к нашим дням, и почему.

Попутно исследователи подтвердили некоторые ключевые предсказания "инфляционной модели вселенной", теории о том, как из сингулярной «протовселенной» (Вселенной в начальный момент Большого Взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества) произошёл Большой взрыв, который мог бы происходить бесконечное число раз, отделяя все время всё новые вселенные «Большого Взрыва».

Это стало возможным благодаря не обычной астрономии, а анализу космического микроволнового фонового излучения, которое покрывает все небо. Это слабое электромагнитное излучение, буквально белый свет, испускаемый все еще белой горячей вселенной, какой она была спустя 380 тысяч лет после Большого взрыва. Свет из за расширения вселенной подвергся красному смещению в микроволновую часть спектра (с масштабным фактором 1,091)

Спектр мощности угловых распределений флуктуаций реликтового фонового излучения по данным зонда WMAP и некоторых других экспериментов. По вертикали отложена амплитуда флуктуаций, по горизонтали угловой масштаб. Большие объекты соответственно расположены слева, маленькие справа.

Самые сильные флуктуации появляются приблизительно при угловом масштабе в 1 градус - большой первый пик на графике. Это означает, что существовала определённая длина для акустических волн космических размеров (волны давления) в плотной ранней вселенной. Точные положения и размеры первого, второго, и третьего акустического пиков говорят о различных условиях, преобладающих в ранней вселенной.

Черные точки — наблюдательные данные, красная линия — предсказания теоретической модели для плоской Вселенной, лучше всего согласующиеся с наблюдениями, серая полоса — допустимая ошибка теоретических предсказаний.

 Множества экспериментов нанесли на карту крошечные, сигнальные флуктуации микроволнового фона; эти проекты работали с различным масштабом и указывали на различные части неба. Но самый важный инструмент, выполняющий теперь эту работу – орбитальная обсерватория WMAP («Wilkinson Microwave Anisotropy Probe»). Она наносит на карту температуру фонового излучения и поляризацию по всей небесной сферы, и в широком разнообразии угловых масштабов: от большого (большие углы, размер

созвездия) к маленькому (почти на грани разрешения человеческого глаза).

Со временем, WMAP продолжала уточнять свои результаты.

Публикации по материалам первого года его существования, в 2003 году, установили вехи в точной космологии, в том числе определил возраст вселенной в 13.7 миллиардам лет с погрешностью в несколько процентов, и подтвердил существование недавно обнаруженной "темной энергии", которая ускоряет расширение скорости вселенной.

Отчёт за три года, в 2006 году, подтвердил, что первые результаты были правильны, уточнил некоторые числа, и обнаружил новые условия, как космическое расширение, возможно, вело себя приблизительно в течение первых 10–32 секунд Большого взрыва.