Излучение молодой Вселенной - ключ к ответам на главные вопросы астрофизики
AstroNews.ru - 15 Мая 2014 11:13:29
Астрофизики из Университета Калифорнии измерили малейшие гравитационные искажения в поляризованном излучении ранней Вселенной и обнаружили, что эти древние микроволны являются космологическим тестом для теории относительности Альберта Эйнштейна. У этих данных есть потенциал, который позволяет сузить диапазон масс гипотетических субатомных частиц, известных как нейтрино.
Излучение может предоставить физикам ключи к разгадке другой тайны о нашей Вселенной: как могут невидимая «темная материя» и «темная энергия», которые невозможно обнаружить посредством современных телескопов, быть распределены по Вселенной?
Исследование готовится к публикации в июньском выпуске журнала Physical Review Letters.
Учёные Калифорнийского университета в Сан-Диего измерили изменения в поляризованных микроволнах, исходящих от космического микроволнового фонового излучения молодой Вселенной. Также как поляризованный свет, поляризованные микроволны «В-режима», обнаруженные учёными, образовались, когда реликтовое излучение молодой Вселенной «рассыпало» электроны спустя 380 тысяч лет после Большого Взрыва, то есть, когда космическое пространство охладилось достаточно для того, чтобы протоны и электроны могли объединяться в атомы.
Астрономы надеялись, что уникальная сигнатура поляризации «В-режима» от раннего космоса позволит им увидеть те части Вселенной, которые недоступны для оптических телескопов, так как гравитация от более плотных частей Вселенной служит своеобразным «буксиром» поляризованного света, немного отклоняя его во время «путешествия» к Земле. Посредством процесса, получившего название «слабое гравитационное линзирование», искажение в структуре поляризации «В-режима», как думали астрономы, позволит им составить карту Вселенной, заполненной невидимой «темной материей» и «темной энергией», а также протестировать Общую теорию относительности в космологических масштабах.
Недавнее открытие подтверждает обе догадки. Измеряя данные о поляризации космического микроволнового фонового излучения, предоставленные POLARBEAR (сотрудничеством астрономов, работающих с телескопом в Чили, специально созданном для идентификации поляризации «В-режима»), астрофизики из Калифорнийского университета обнаружили эффект слабого гравитационного линзирования в своих данных. Они считают, что с помощью этих данных астрономы смогут создавать подробные карты структуры Вселенной, ограничить оценки массы нейтрино и протестировать Общую теорию относительности.
Провести прямое измерение линзирования поляризации КМФИ ученым удалось впервые. Интересно, что выполненные расчеты полностью соответствуют «прогнозам» теории относительности. Теперь ученые смогут проверить Общую теорию относительности в космологических масштабах.
Один из самых важных вопросов в физике, который может быть разрешён благодаря этим данным, связан с массой слабо взаимодействующего нейтрино, у которого, как полагали учёные, вообще нет массы. Тем не менее результаты исследования указывают на то, что масса нейтрино ниже 1,5 электрон-вольт. Однако, по мнению автора исследования Чанга Фенга (Chang Feng), данных о поляризации «В-режима», полученных в ходе его исследования, недостаточно для того, чтобы делать громкие заявления о массе нейтрино. В течение следующего года, ученые намерены проверить как можно больше данных от POLARBEAR и Simons Array, чтобы убедиться в правильности расчетов определения массы нейтрино.