Астероиды. Кометы. Метеороиды . КОСМИЧЕСКАЯ СИМФОНИЯ

В начале был свет. На заре истории мироздания ионизованное вещество испускало излучение, а затем снова захватывало его. Позднее, когда Вселенная расширилась и остыла, электроны и протоны соединились, образовав нейтральные атомы, и вещество утратило способность захватывать свет. Спустя 14 млрд. лет испущенные во время великого освобождения света фотоны образуют космический микроволновый фон (КМФ), или реликтовое излучение.
Настройте телевизор на любую свободную от телевизионных каналов частоту, и около 1% помех, которые вы увидите на экране, будет обусловлено космическим микроволновым фоном. Астрономы установили, что реликтовое излучение принимается практически одинаково со всех направлений. Его вездесущность и постоянство свидетельствуют о том, что оно возникло задолго до того, как сформировались звезды, планеты и галактики. Простота Вселенной тех времен позволяет с высокой точностью предсказать свойства КМФ и сравнить их с результатами точнейших наблюдений, которые проводятся с помощью радиотелескопов, установленных на аэростатах и космических аппаратах.
Изучение реликтового излучения помогает ученым найти ответы на некоторые вечные вопросы: из чего состоит Вселенная, каков ее возраст, откуда взялись все существующие в ней объекты? Впервые КМФ был обнаружен в 1965 г. Арно Пензиасом (Arno Penzias) и Робертом Уилсоном (Robert Wilson), которые искали источник таинственного фонового шума, принимаемого радиолокационными антеннами. Их открытие окончательно подтвердило теорию Большого взрыва, согласно которой Вселенная на ранних этапах существования представляла собой плотную горячую плазму, состоящую из заряженных частиц и фотонов. С тех пор в результате расширения Вселенной реликтовое излучение остыло до 2,7 К. Однако в момент, когда оно было испущено, его температура составляла около 3000 К. Спектр КМФ, измеренный в 1990 г. искусственным спутником Земли COBE (Cosmic Background Explorer), в точности совпал с расчетным. Однако это впечатляющее достижение затмила настоящая сенсация: COBE обнаружил небольшие, порядка 0,001%, различия температуры реликтового излучения, приходящего с разных направлений. Более 20 лет ученые пытались выявить анизотропность КМФ, которая помогла бы понять, как в ходе эволюции первичной плазмы образовались галактики, звезды и планеты. В 2001 г. для составления карты КМФ был запущен космический аппарат WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), который отошел от Солнца на 1,5 млн. км дальше Земли и остался на околосолнечной орбите.
На основании полученных с его помощью данных был сделан вывод, что пространственное распределение температуры реликтового излучения подчиняется определенной закономерности. Более того, результаты наблюдений позволили точнее оценить возраст, состав и геометрию Вселенной. Ученые словно пытались определить конструкцию музыкального инструмента по характеру его звучания.
Однако космическую симфонию исполняют очень странные музыканты под аккомпанемент удивительных совпадений, в которых нам предстоит разобраться. Еще в конце 1960-х гг. Джеймс Пиблз (P. James E. Peebles) и Джер Ю (Jer Yu) из Принстонского университета пришли к выводу, что в молодой Вселенной должны были распространяться звуковые волны. (Почти в то же время к очень похожим заключениям пришли Яков Зельдович и Ра-шид Сюняев из Московского института прикладной математики.) Когда излучение еще томилось в веществе, тесно связанные системы фотонов, электронов и протонов вели себя как газ, в котором любое возмущение плотности порождало продольную звуковую волну, представляющую собой распространяющуюся последовательность сжатий, нагревающих газ, и разрежений, охлаждающих его. Так возникла изменяющаяся картина вселенских температурных флуктуаций.