Разберемся с космическим микроволновым излучением

Началось новое тысячелетие, и новое поколение исследователей, вооружившись приборами нового поколения, взялось проверять предсказания, вытекающие из теории инфляции, с невиданной дотоле точностью[363]. В неустанном поиске экспериментальных данных, которые подтвердили бы или опровергли эту теорию, внимание, естественно, сосредоточивалось главным образом на космическом микроволновом излучении, последствии Большого взрыва. Джордж Смут сумел-таки обнаружить в единообразно распределенном микроволновом свете колебания температур. В 1998 году с воздушного шара проводились замеры микроволнового излучения в некоторых регионах неба (результаты были опубликованы в 2000 году)[364]. Аналогичные измерения производились с Земли с помощью интерферометра градусного углового масштаба (DASI) на Южном полюсе, и результаты совпали.

Затем в июле 2001 года NASA запустило WMAP, зонд микроволновой анизотропии Уилкинсона[365]. Этот прибор должен был с еще невиданной точностью зарегистрировать космическое микроволновое излучение. Аппарат улавливал колебания температуры вплоть до миллионной доли градуса, к тому же спутник, в отличие от наземного аппарата, охватывал все небо. Предполагалось, что WMAP раз навсегда покончит со всеми спорами последних десятилетий насчет основных свойств вселенной – поможет установить ее возраст, форму, скорость расширения, состав, плотность. В различных теориях инфляции слегка отличались версии, как именно проходила инфляция, а соответственно, какие вариации температуры обнаружатся в космическом излучении при сравнении данных по разным направлениям[366]. Данные WMAP, как надеялись, должны были помочь сделать выбор между различными сценариями[367].

К февралю 2003 года WMAP блестяще оправдал возлагавшиеся на него надежды. После многолетних споров ученые смогли на основании полученных данных точно установить возраст вселенной – 13,7 миллиарда лет – и тот момент в ее истории, когда возникло именно такое излучение: через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Результаты WMAP подтвердили, что пространство плоско, и стали доказательством в пользу гипотезы, что основная часть энергии в нынешней вселенной – “темная энергия”. Измерения, сделанные WMAP, показали, что наблюдаемые в разных участках неба отклонения в температуре и плотности космического микроволнового излучения – отклонения, благодаря которым возникли галактики, – примерно одинаковы по амплитуде, независимо от длины волны; что у всех форм энергии один и тот же уровень колебаний и что эти колебания распределяются случайным образом, как и предсказывала классическая модель инфляции – Большого взрыва[368].

И все же первые полученные от WMAP данные оставляли многие важные вопросы нерешенными. Не хватало ключевого элемента: теория инфляции предсказывает определенные свойства гравитационных волн, возникших в результате Большого взрыва. Эти волны должны проявляться в космическом микроволновом излучении, но WMAP при первых замерах не обнаружил их следов. Также не удалось определить, что представляет собой темная энергия – “энергию вакуума”, то бишь космологическую константу, или же “квинтэссенцию”. Стоит отметить, что результаты наблюдений, укладывавшиеся в инфляционную теорию, также вполне соответствовали циклической модели, предполагающей, что вселенная расширяется в результате Большого взрыва, потом вновь сжимается в Большом сжатии и вновь возникает при повторном Большом взрыве, и этот цикл повторяется снова и снова. В пользу этих моделей высказывались Нил Турок и Роджер Пенроуз[369].