Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Исследователь Космического Фона), связанный с поиском ани­зотропии реликтового излучения (это была не единственная за­дача спутника СОВЕ). Миссия выполнялась с 1989 года и наконец спустя три года достигла грандиозного успеха — долгожданная анизотропия реликтового была обнаружена! При этом величина анизотропии оказалась примерно в сто раз меньше, чем первона­чально ожидалось, — чуть больше, чем одна стотысячная, icr⁵.

Как же можно совместить столь низкий уровень сигнала с об­разованием структуры Вселенной? Как сейчас считается, в этом тоже помогает загадочная «темная материя». Попробуем объяс­нить суть этой помощи. Мы уже рассказали про «инфляционный» период эволюции Вселенной. После его окончания во Вселенной наступила эпоха доминирования излучения — так называемая радиационно-доминированная стадия, на которой плотность энергии излучения превышала плотность энергии вещества (пона­чалу — весьма значительно). Таким образом, в то время излучение было доминирующим компонентом Вселенной. Но при расшире­нии Вселенной плотность энергии излучения падает как четвертая степень размеров Вселенной, в то время как плотность вещества — всего как третья. Ясно поэтому, что рано или поздно плотности энергии излучения и вещества сравняются, после чего домини­рующим компонентом станет вещество. И такой момент действи­тельно настал, причем еще до момента рекомбинации. Таким об­разом, сейчас мы живем на материально-доминированной стадии (с одним уточнением, о котором — ниже).

Так вот, оказывается, на радиационно-доминированной ста­дии возмущения расти не могут — они, как говорят космологи, «замораживаются». Но относится данное обстоятельство только к обычной, так называемой барионной (или же — «светящейся») материи. Именно на этой стадии оно тесно связано с излучени­ем. А темная материя потому и называется «темной», что не уча­ствует в электромагнитном взаимодействии, т. е. с излучением Не взаимодействует.

Еще раз заметим, что название, пожалуй, слегка сбивает ^с толку — ведь по нему кажется, что «темная материя» свет по­

341

глощает, в то время как она, наоборот, совершенно для света про­зрачна, не может его ни поглощать, ни излучать. И потому воз­мущения в темной материи могут расти даже на радиационное доминированой стадии, а особенно эффективно — в промежуток между моментом перехода к материально-доминированной стадии и моментом рекомбинации. Темная материя постепенно «скучивается».

После же момента рекомбинации, когда излучение, как мы уже говорили, освобождается от влияния вещества, а вещество, таким образом, — от влияния излучения, барионная материя в достаточно быстром темпе «сползает» в гравитационные ямы, «заботливо приготовленные» темной материей. Контраст плот­ности значительно вырастает, после чего начинается уже опи­санная линейная эволюция «светящейся» и «темной» материй совместно. Именно поэтому в структурах, достаточно близких к линейному режиму, — тех же скоплениях галактик — темная материя считается распределенной примерно так же, как и бари­онная. И, наблюдая галактики и межгалактический газ в скопле­ниях, мы знаем, где «таится» основная масса.

Для уже существенно нелинейных объектов — типа самих галактик — во взаимосвязи распределения компонент материи появляются определенные тонкости, которых мы не будем здесь касаться.

Итак, открытие анизотропии реликтового излучения стало третьим грандиозным успехом наблюдательной космологии. И использование так называемой нормировки на данные СОВЕ стало обязательным компонентом многих (если не большинства) космологических исследований.

Тем обиднее признавать, что все шансы оказаться первы­ми были у наших ученых. Еще в 1983 году в ходе эксперимента «Реликт» на борту спутника «Прогноз» были выполнение из­мерения, аналогичные измерениям на борту СОВЕ¹. Однако об­

¹ С учетом дат, думаем, справедливее будет сказать, что это СОВЕ в 1989 гоДУ выполнил измерения, аналогичные «Реликту». — Примеч. автп.

342

работка полученных данных оказалась весьма нетривиальной задачей — в отличие от эксперимента СОВЕ, где измерения вы­полнялись на трех различных частотах, радиометр «Реликта» работал на одной-единственной. А данное обстоятельство делало практически невозможным «очищение» сигнала, обусловленно­го анизотропией реликтового излучения, — от шума, вносимого излучением пыли в нашей Галактике, например. Так что выде­ление нужной компоненты заняло почти 8 лет.