6 главных направлений в современной космологии
https://postnauka.ru/faq/89083
6 главных направлений в современной космологии
Астрофизик Олег Верходанов о проверке теории инфляции и поиске темной материи и неизвестных скоплений галактик.
Загадок во Вселенной много. Теоретики-космологи работают, пожалуй, со всеми из них, а наблюдатели — с тем, что можно проверить. Среди наблюдателей есть астрономы и экспериментаторы-физики в области элементарных частиц. Астрономы занимаются шестью базовыми программами.
I. Теория инфляции и первичные гравитационные волны
Первое — это проверка теории инфляции, экспоненциально ускоренного сверхсветового расширения Вселенной в самую раннюю эпоху, то есть исследование того, что происходило в первые 10–35 секунды существования Вселенной. Ноль, запятая и тридцать пять нулей — такая маленькая часть от секунды, когда Вселенная — раз! — и появилась. Этот «раз!» можно проверить по данным реликтового излучения.
, что неоднородности, которые видны в реликтовом излучении, еще дополнительно порождают неоднородности в так называемой вихревой моде поляризации. Свет имеет различные моды поляризации. Свет — это электромагнитная волна, и волны могут колебаться в определенной плоскости. Долю электромагнитных волн, колеблющихся в определенной плоскости, можно обнаружить — это выделенная плоскость поляризации, и уровень такой поляризации можно измерить. Одна из таких мод поляризаций — вихревая. Она связана с волнами искривления пространства, которые возникли в самый ранний момент времени.
Телескоп Южного полюса (слева) и телескоп BICEP2 (справа)
И случилось так, что посчитали, будто эти гравитационные волны открыты. По интернету даже прошел ролик, в котором члены коллаборации BICEP2 стучатся к Андрею Линде, одному из создателей теории инфляции, и открывают шампанское. Инфляция найдена, это великое открытие, и мы думаем, что наши соотечественники Андрей Линде и Алексей Старобинский — будущие нобелевские лауреаты.
Но открытие не подтвердилось. Оказывается, компоненты радиоизлучения нашей Галактики мимикрируют под гравитационные волны. Есть гигантские магнитные поля размером с нашу Галактику — именно такие масштабы должны иметь свойства поляризации, подобные искомым в реликтовом излучении, связанные с первичными гравитационными волнами. Ведь то, что было очень маленьким, стало размером со всю Вселенную. Наша Галактика вокруг нас — это тоже проекция на сферу, как будто размером со всю Вселенную. Поляризационные свойства этих объектов разной природы, оказывается, очень похожи.
Это обнаружили с помощью спутника Planck. Стало понятно, куда эксперименту BICEP двигаться дальше. Нужна многочастотность, а сейчас там три частоты. Эксперимент BICEP3 продолжается с лучшими приемниками. Ожидается, что в течение пяти лет будет получен внятный результат. Как предполагают ученые, этот эксперимент либо закроет теорию инфляции, либо подтвердит ее.
Но это не единственный эксперимент. Китайские ученые в Тибете готовят соответствующий эксперимент. Европейцы обсуждали спутник, но не смогли найти деньги в Европейском космическом агентстве, поэтому обратились к индийским инвесторам. Если найдется финансирование, эксперимент COrE будет запущен.