Теория Большого Взрыва и до сих пор вызывает серьезные разногласия в научном мире. Но она имеет один из важнейших доказательств для своего существования – явление реликтового излучения.

Реликтовое излучение – це космічне мікрохвильове фонове випромінювання, возникшее в период первичной рекомбинации водорода, и с того времени равномерно заполняет Вселенную.

История исследования

Существование реликтового излучения было предсказано теоретически Г. Гамовым в рамках теории Большого взрыва. Но экспериментально его существование было подтверждено только в 1965 году. Роберт Дикке решил, что нашел способ, который позволяет обнаружить реликтовое излучение. По предположению ученого, по мере охлаждения и расширения космоса пик реликтового излучения мог сместиться в красную сторону, затем в зону ультрафиолета и видимого света, а потом перейти в микроволновый диапазон. Таким образом, по мнению Дикке, поймать реликтовое излучение могла мощная микроволновая антенна. Вместе со своей командой Дикке приступил к созданию прибора в Принстонском университете (Нью-Джерси, США).

Пока команда Дикке работала над приемником, немец Арно Пензиас и американец Роберт Вильсон исследовали совсем другую отрасль космологии. Они налаживали 20-метровую рупорну антенну, щоб мати можливість вловлювати радіосигнали з космосу. Але для цього їм потрібно було прибрати всі електромагнітні перешкоди, которые поступают от Земли. Они охладили антенну к 4 К (-269 ° С), чтобы не допустить инфракрасных помех, и даже очистили ее от голубиного помета. Но что бы они не делали, им не удавалось избавиться от низкочастотного однородного шипение, которое доносилось из всех уголков неба и днем, и ночью. Они никак не могли понять, что это такое.

Зная о работе коллег из Принстона, ученые позвонили Дикке и пригласили его в Холмдел, чтобы он помог разобраться со странным шумом. Как и опасался Дикке, этим шумом оказалось реликтовое излучение. Дикке с юмором заметил: «Ребята, нас обскакали!» ( «Boys, we’ve been scooped!»). В 1978 году Пензиас и Вильсон за свое открытие получили Нобелевскую премию.

Что же такое реликтовое излучение?

По теории, Большой взрыв повлек за собой расширение плазмы субатомных частиц, породил электромагнитное излучение (фотоны) и другие силы. За считанные минуты частицы превратились в электроны и протоны. Тогда ранний Вселенная представляла собой горячую плазму, что состоит из электронов, барионов и фотонов, постоянно приближающейся, поглощались и вновь приближающейся. Фотоны постоянно взаимодействовали с остальными частицами плазмы, сталкиваясь с ними и обмениваясь энергией. В результате возникало рассеяния Томсона и Комптона (электромагнитное излучения на заряженных частицах).

Через 380 000 лет, Всесвіт розширився та почали формуватися атоми нейтрального водню. Вільного простору між частинками стало більше, заряженных частиц стало меньше, фотоны перестали так часто рассеиваться и теперь могли свободно перемещаться в пространстве, практически не взаимодействуя с веществом. Реликтовое излучение и составляют те фотоны, которые были в то время излучаемую плазмой в сторону будущего расположения Земли.

Вселенная стал более прозрачным, и излучения, отделившись от материи, начало двигаться в пространстве.

Важность открытия

Обнаружение реликтового излучения стало важным аргументом в поддержку теории Большого взрыва. Это открытие опровергало теорию стационарной Вселенной.

Сторонники теории стационарной Вселенной (альтернатива теория Большого взрыва) утверждают что реликтовое излучение – это рассеянный свет далеких галактик. Если бы это было так, график спектра не имел бы упорядоченного вида. А по теории Великоговибуху спектр должен иметь четкую форму – то есть спектр черного тела должен указывать на идеальный излучатель. Когда был получен график спектра реликтового излучения, он точно совпал с этой фигурой. И поскольку это говорит о том, что спектр не претерпел никаких изменений с момента рождения Вселенной, теория Большого взрыва была доказана, а концепция Вселенной, постоянно оновюється – опровергнута.

Открытие реликтового излучения обеспечило астрономов новой информацией. Долгое время ученые считали, что галактики расположены равномерно. Однако чередование горячих и холодных пятен в реликтовом излучении указывает на ошибочность этого предположения.

Также, благодаря реликтовому излучению, ученым удалось получить представление о структуре Вселенной на ее ранних стадиях развития (астрономы называют это «детскими снимками» Вселенной). Первая карта реликтового излучения всего неба была получена в 1992 году благодаря спутнику СОВЕ (Cosmic Background Explorer). В 2003 году еще более подробную карту составил новый спутник WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Это позволило определить точный возраст Вселенной – 13,7 млрд лет.

Слабое реликтовое излучение несет нам сведения о первых мгновениях существования нашей Вселенной, о ту далекую эпоху, когда вся Вселенная горячим и в нем еще не существовало ни планет, ни звезд, ни галактик. Проведенные в последние годы детальные измерения этого излучения с помощью наземных, стратосферных и космических обсерваторий открывают занавес над тайной рождения Вселенной.