В 1979 году астрономы впервые сообщили о наблюдении эффекта гравитационного линзирования – были обнаружены два идентичных квазара, расположенные в непосредственной близости друг от друга. Эти два изображения на самом деле были изображениями одного объекта; гравитационное поле скопления галактик, находящегося между Землей и квазаром, изменило траекторию света таким образом, что мы видим вместо одного объекта два. С тех пор астрономы научились использовать эффект гравитационной линзы, сделав с его помощью множество открытий – были открыты далекие галактики, найдены экзопланеты, изучалось строение Вселенной. Сегодня группа астрономов под руководством Судипа Дас (Sudip Das), работающая в Калифорнийском Университете, Беркли, смогла впервые зафиксировать прямым методом гравитационное линзирование космического микроволнового реликтового излучения, слабого послесвечения, оставшегося от Большого Взрыва, заполняющего всю Вселенную.
Дас и его коллеги наблюдали, как реликтовое излучение Большого Взрыва отклоняется гравитационными полями различных космических объектов на пути длиной в 13 миллиардов лет – из своего источника к современной Вселенной. Исследования астрономов предоставляют нам целый спектр информации, начиная от того, что доказывают – эффект гравитационного линзирования имеет место быть не только в отношении света от звезд, но и фонового микроволнового излучения; заканчивая тем, что помогут в будущем подобные эксперименты позволят определить массу нейтрино.
Космическое фоновое микроволновое излучение похоже на фоновую подсветку, которая остается неизменной, независимо от изучаемой области Вселенной. Однако астрономы наблюдают крайне незначительные изменения температуры излучения в различных областях космоса. Они соответствуют крошечным флуктуациям плотности Вселенной в тот момент, когда она представляла собой раскаленный шар водорода – около 380 тысяч лет после Большого Взрыва. В прошлом десятилетии космический аппарат Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), запущенный в 2001 году, позволил составить карту реликтового излучения, измеряя эти температурные колебания.
Для поиска столь небольших изменений излучения, которые могли быть вызваны эффектом гравитационного линзирования, Дас и его коллеги воспользовались 6-метровым телескопом Atacama Cosmology Telescope, расположенным на севере Чили, который измерял температурные колебания в двадцать раз точнее, чем это позволял делать аппарат WMAP. Затем они сравнивали полученную карту реликтового излучения небольшого участка неба с математической моделью, учитывающей эффект гравитационного линзирования. Предсказанная модель и практические результаты совпали с очень высокой точностью, по словам астрономов, с поражающей воображение точностью.
Другим группам астрономов уже удавалось зафиксировать гравитационное линзирование реликтового излучения, однако они всегда шли на определенную хитрость – изучали участки неба с находящимися там ранее известными галактиками, и содержащими большое количество темного вещества, создающего сильное гравитационное поле. Группа астрономов под руководством Даса осуществила гораздо более точный и сложный технически эксперимент. К тому же их подход позволяет определять гравитационное линзирование реликтового излучения, вызванного очень далекими галактиками, столь далекими, что их красное смещение не позволяет наблюдать их при помощи даже самых мощных телескопов. Астроном Калифорнийского Технологического Института в Пасадене, Кристофер Хирата, один из первых ученых, зафиксировавших гравитационное линзирование реликтового излучения непрямым методом, отметил, что разработанный метод позволит астрономам изучать эволюцию Вселенной на самых ранних эпохах.
Разработанная астрономами техника предоставляет исследователям точнейший инструмент для дальнейших исследований. Например, становится возможным определение массы нейтрино, неуловимой частицы, перемещающейся на скоростях близких к световым, и составляющей определенную часть загадочной пока темной материи. В связи со столь высокими скоростями, нейтрино, как предполагается, не позволяет темной материи «комковаться», предотвращая агрегацию вещества. В результате масса нейтрино является тем параметром, который во многом определяет эволюцию Вселенной, особенно на ранних периодах после Большого Взрыва. Именно высочайшая точность разработанного группой астрономов Калифорнийского университета эксперимента и сделает возможным измерить массу нейтрино. При помощи полученных данных планируется оценить имеющиеся сегодня космологические модели, использующие разные значения масс нейтрино.
Дас и его коллеги наблюдали, как реликтовое излучение Большого Взрыва отклоняется гравитационными полями различных космических объектов на пути длиной в 13 миллиардов лет – из своего источника к современной Вселенной. Исследования астрономов предоставляют нам целый спектр информации, начиная от того, что доказывают – эффект гравитационного линзирования имеет место быть не только в отношении света от звезд, но и фонового микроволнового излучения; заканчивая тем, что помогут в будущем подобные эксперименты позволят определить массу нейтрино.
Космическое фоновое микроволновое излучение похоже на фоновую подсветку, которая остается неизменной, независимо от изучаемой области Вселенной. Однако астрономы наблюдают крайне незначительные изменения температуры излучения в различных областях космоса. Они соответствуют крошечным флуктуациям плотности Вселенной в тот момент, когда она представляла собой раскаленный шар водорода – около 380 тысяч лет после Большого Взрыва. В прошлом десятилетии космический аппарат Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), запущенный в 2001 году, позволил составить карту реликтового излучения, измеряя эти температурные колебания.
Для поиска столь небольших изменений излучения, которые могли быть вызваны эффектом гравитационного линзирования, Дас и его коллеги воспользовались 6-метровым телескопом Atacama Cosmology Telescope, расположенным на севере Чили, который измерял температурные колебания в двадцать раз точнее, чем это позволял делать аппарат WMAP. Затем они сравнивали полученную карту реликтового излучения небольшого участка неба с математической моделью, учитывающей эффект гравитационного линзирования. Предсказанная модель и практические результаты совпали с очень высокой точностью, по словам астрономов, с поражающей воображение точностью.
Другим группам астрономов уже удавалось зафиксировать гравитационное линзирование реликтового излучения, однако они всегда шли на определенную хитрость – изучали участки неба с находящимися там ранее известными галактиками, и содержащими большое количество темного вещества, создающего сильное гравитационное поле. Группа астрономов под руководством Даса осуществила гораздо более точный и сложный технически эксперимент. К тому же их подход позволяет определять гравитационное линзирование реликтового излучения, вызванного очень далекими галактиками, столь далекими, что их красное смещение не позволяет наблюдать их при помощи даже самых мощных телескопов. Астроном Калифорнийского Технологического Института в Пасадене, Кристофер Хирата, один из первых ученых, зафиксировавших гравитационное линзирование реликтового излучения непрямым методом, отметил, что разработанный метод позволит астрономам изучать эволюцию Вселенной на самых ранних эпохах.
Разработанная астрономами техника предоставляет исследователям точнейший инструмент для дальнейших исследований. Например, становится возможным определение массы нейтрино, неуловимой частицы, перемещающейся на скоростях близких к световым, и составляющей определенную часть загадочной пока темной материи. В связи со столь высокими скоростями, нейтрино, как предполагается, не позволяет темной материи «комковаться», предотвращая агрегацию вещества. В результате масса нейтрино является тем параметром, который во многом определяет эволюцию Вселенной, особенно на ранних периодах после Большого Взрыва. Именно высочайшая точность разработанного группой астрономов Калифорнийского университета эксперимента и сделает возможным измерить массу нейтрино. При помощи полученных данных планируется оценить имеющиеся сегодня космологические модели, использующие разные значения масс нейтрино.
