Теорія Великого Вибуху і досі викликає серйозні суперечності в науковому світі. Але вона має один з найважливіших доказів для свого існування – явище реліктового випромінювання.
Реліктове випромінювання – це космічне мікрохвильове фонове випромінювання, що виникло в період первинної рекомбінації водню, і з того часу рівномірно заповнює Всесвіт.
Історія дослідження
Існування реліктового випромінювання було передбачене теоретично Г. Гамовим в рамках теорії Великого вибуху. Але експериментально його існування було підтверджено лиш в 1965 році. Роберт Дікке вирішив, що знайшов спосіб, який дозволяє виявити реліктове випромінювання. За припущенням вченого, у міру охолодження і розширення космосу пік реліктового випромінювання міг зміститися в червону сторону, потім в зону ультрафіолету видимого світла, а потім перейти в мікрохвильовий діапазон. Таким чином, на думку Дікке, зловити реліктове випромінювання могла потужна мікрохвильова антена. Разом зі своєю командою Дікке приступив до створення приладу в Прінстонському університеті (Нью-Джерсі, США).
Поки команда Дікке працювала над приймачем, німець Арно Пензіас і американець Роберт Вільсон досліджували зовсім іншу галузь космології. Вони налагоджували 20-метрову рупорну антену, щоб мати можливість вловлювати радіосигнали з космосу. Але для цього їм потрібно було прибрати всі електромагнітні перешкоди, які надходять від Землі. Вони охолодили антену до 4 К (-269 ° С), щоб не допустити інфрачервоних перешкод, і навіть очистили її від голубиного посліду. Але що б вони не робили, їм не вдавалося позбутися від низькочастотного однорідного шипіння, яке долинало з усіх куточків неба і вдень, і вночі. Вони ніяк не могли зрозуміти, що це таке.
Знаючи про роботу колег з Прінстона, вчені подзвонили Дікке і запросили його в Холмдел, щоб він допоміг розібратися з дивним шумом. Як і побоювався Дікке, цим шумом виявилося реліктове випромінювання. Дікке з гумором зауважив: «Хлопці, нас обскакали!» ( «Boys, we’ve been scooped!»). У 1978 році Пензиас і Вільсон за своє відкриття отримали Нобелівську премію.
Що ж таке реліктове випромінювання?
За теорією, Великий вибух спричинив за собою розширення плазми субатомних частинок, породив електромагнітне випромінювання (фотони) і інші сили. За лічені хвилини частинки перетворилися в електрони і протони. Тоді ранній Всесвіт являв собою гарячу плазму, що складається з електронів, баріонів і фотонів, що постійно випромінювались, поглинались і знов випромінювались. Фотони постійно взаємодіяли з іншими частинками плазми, стикаючись з ними і обмінюючись енергією. В результаті виникало розсіювання Томсона та Комптона (електромагнітне випромінювання на заряджених частинках).
Через 380 000 років, Всесвіт розширився та почали формуватися атоми нейтрального водню. Вільного простору між частинками стало більше, заряджених частинок стало менше, фотони перестали так часто розсіюватися і тепер могли вільно переміщатися в просторі, практично не взаємодіючи з речовиною. Реліктове випромінювання і складають ті фотони, які були в той час випромінені плазмою в бік майбутнього розташування Землі.
Всесвіт став більш прозорим, і випромінювання, відокремившись від матерії, почало рухатися в просторі.
Важливість відкриття
Виявлення реліктового випромінювання стало важливим аргументом на підтримку теорії Великого вибуху. Це відкриття спростовувало теорію стаціонарного Всесвіту.
Прихильники теорії стаціонарного Всесвіту (альтернатива теорія Великого вибуху) стверджують що реліктове випромінювання – це розсіяне світло далеких галактик. Якби це було так, графік спектру не мав би упорядкованого вигляду. А з теорії Великоговибуху спектр повинен мати чітку форму – тобто спектр чорного тіла повинен вказувати на ідеальний випромінювач. Коли був отриманий графік спектра реліктового випромінювання, він точно збігся з цією фігурою. І оскільки це говорить про те, що спектр не зазнав ніяких змін з моменту народження Всесвіту, теорія Великого вибуху була доведена, а концепція Всесвіту, що постійно оновюється – спростована.
Відкриття реліктового випромінювання забезпечило астрономів новою інформацією. Довгий час вчені вважали, що галактики розташовані рівномірно. Однак чергування гарячих і холодних плям в реліктовому випромінюванні вказує на помилковість цього припущення.
Також, завдяки реліктовому випромінюванню, вченим вдалося отримати уявлення про структуру Всесвіту на її ранніх стадіях розвитку (астрономи називають це «дитячими знімками» Всесвіту). Перша карта реліктового випромінювання всього неба була отримана в 1992 році завдяки супутнику СОВЕ (Cosmic Background Explorer). У 2003 році ще більш детальну карту склав новий супутник WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Це дозволило визначити точний вік Всесвіту – 13,7 млрд років.
Слабке реліктове випромінювання несе нам відомості про перші миттєвості існування нашого Всесвіту, про ту далеку епоху, коли весь Всесвіт був гарячим і в ньому ще не існувало ні планет, ні зірок, ні галактик. Проведені в останні роки детальні вимірювання цього випромінювання за допомогою наземних, стратосферних і космічних обсерваторій відкривають завісу над таємницею самого народження Всесвіту.
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.