Реликтовое микроволновое излучение. Часть 2
Как уже было отмечено выше, угловое распределение CMB может служить мерой изотропии Метагалактики. Кроме того, существует корреляция между массовым масштабом флуктуации M и характерным угловым размером вызванной ей анизотропии [30]:
(1.38)
где M0 — масса Солнца, (¾ — параметр замедления. Таким образом, из анализа анизотропии CMB на угловых масштабах меньше одного градуса можно судить о флуктуациях плотности вещества, приведших к образованию галактик, по анизотропии CMB на угловых масштабах от одного до нескольких угловых градусов можно получить информацию о процессах формирования крупномасштабной структуры в Метагалактике.
Флуктуации температуры CMB впервые были обнаружены в 1992 г. при анализе данных эксперимента СОВЕ (Cosmic Background Explorer) 6Т ~ 0,0002 К, и были подтверждены данными экспериментов Far InfraRed Survey (FIRS) и WMAP, данные последнего показали, что распределение флуктуации гауссово и Метагалактика существенно более симметрична, чем можно было ожидать — квадрупольный момент для CMB очень мал. Температурные флуктуации часто анализируются посредством изучения различных гармоник при разложении в ряд по мультипольным моментам величины ёТ/Т:
(1.39)
и получившегося при этом спектра Ci = (|^4/ш|2). Спектр температурных флуктуации по данным экспериментов WMAP, CBI (Cosmic Background Imager) [150] и ACBAR (Arcminute Cosmology Bolometer Array Receiver) [149] приведен на рис.
По положению и высоте пиков в спектре температурных флуктуации CMB можно получить информацию о космологических параметрах, таких как Qb, и т-Д- Большинство космологов полагают, что через небольшой промежуток после начала расширения Мета! алактики на горячей стадии в водороде возникли зву-
ковые волны, образовавшиеся из-за гравитационных флуктуации. Время жизни таких структур до их «замерзания» приблизительно 300 ООО лет и за это время они могли переместиться лишь на определенное расстояние и (или) проосциллировать определенное количество раз. Это расстояние называется акустическим горизонтом (sonic horizon) и именно оно определяет положение первого пика в спектре температурных флуктуации СМВ, ему отвечает угловой масштаб ~ Г и I = 180 в плоской модели Метагалактики. Если же пространство является искривленным (открытая модель), то объект, имеющий тот же линейный размер, что и в плоском пространстве, имеет меньший угловой размер, чем в плоском пространстве, следовательно, положение первого пика будет сдвинуто в область меньших угловых масштабов и больших I, как показано на рис. 1.7 а. Положение и амплитуда остальных пиков также определяются звуковыми волнами, но большей частоты, уловленными в периоды разряжения или сжатия п еред окончательным «замерзанием», и, следовательно, зависят от свойств среды в ту эпоху. Увеличение концентрации протонов и электронов приводит к уси-
Другие части:
Реликтовое микроволновое излучение. Часть 1