21 березня космічний телескоп «Планк» оприлюднив найточнішу мапу мікрохвильового фонового випромінювання (або реліктового випромінювання) – малопомітного фону, що залишився після Великого Вибуху. Ця мапа є підсумком більш ніж п’ятдесятилітнього спостереження за космічним реліктовим випромінюванням. Відтворюючи контури щойно народженого Всесвіту, вона дозволяє краще збагнути чимало його параметрів сьогодні.
Крихітні коливання, які «Планк» зафіксував у реліктовому випромінюванні свідчать про те, що Всесвіт розширюється дещо повільніше, ніж вважалося. З цього випливає, що кількість темної енергії (гіпотетичної форми енергії, яка має від’ємний тиск та протидіє гравітації) у Всесвіті має бути меншою - близько 68,3% від його складу. Натомість непомітної темної матерії (компоненту Всесвіту, який не випромінює і не розсіює електромагнітних хвиль) має бути пропорційно більше. Інший висновок, до якого дійшли вчені, полягає в тому, що Всесвіт трохи старший, ніж вважалося. За їх обчисленнями, його точний вік має становити 13,82 млрд. років, що робить Всесвіт на декілька десятків мільйонів років старшим. Мапа також підтверджує, що у Всесвіті існують лише три аромати нейтрино. Якби їх було чотири, у перші секунди свого існування Всесвіт би розширювався набагато швидше.
Результати, одержані «Планком», підкоригували дані космічного зонду «Вілкінсон» (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP), який запустили у 2003 році з тією ж метою, що й «Планк». Власні ж спостереження «Планка» дали змогу підтвердити уявлення про перші миті буття Всесвіту. Згідно з космологічною теорією інфляції, ранній Всесвіт, за рахунок від’ємного тиску інфлатонного поля (за деякими версіями цю роль могло виконувати поле Гіггса), експоненційно розширився у 1078 разів впродовж перших 10-32 секунди свого існування та із розміру субатомної частинки досяг приблизно розміру грейпфрута. Далі розширення Всесвіту відбувалось вже більш розмірено.
У перші хвилини буття Всесвіту із розжареної протоматерії сформувалися елементарні частинки – протони та нейтрони, - а кванти світла, фотони, в умовах надзвичайно густої речовини рухались не прямолінійно, а «відскакували» від елементарних частинок як кулі для пінболу. Лише через 380.000 років, коли протони, нейтрони та електрони об’єдналися у атоми, фотони отримали змогу рухатися вільніше. Саме ці фотони входять до складу мікрохвильового фонового випромінювання та несуть відбиток перших митей існування Всесвіту.
На мапі реліктового випромінювання видно невеликі коливання значення його температури довкола позначки 2,7 К. На думку вчених, ці коливання спричинили різні значення густини матерії у різних ділянках Всесвіту, що в підсумку призвело до формування галактик. «Усі структури, які ми спостерігаємо у Всесвіті, походять від цих флуктуацій», - зазначає Пол Шеллард, астрофізик з Кембриджсього університету (Сполучене Королівство).
Теорію інфляції Всесвіту у 1980 році висунув американський астрофізик Алан Гут. За Гутом, розподіл температур у Всесвіті можна описати стандартною кривою Гауса. За більш ранніми спостереженнями, розподіл космічних температур не вписується у криву нормального розподілу, що свідчило про те, що у інфляції Всесвіту брали участь ще якісь інші сили, окрім від’ємного тиску інфлатонного поля. Дані, одержані «Планком», однак, повністю відповідають розподілу Гауса, що є додатковим підтвердженням теорії інфляції.
Слід пам’ятати, що наші знання про перші миті буття Всесвіту ще далеко неповні. На мапі «Планка» є кілька деталей, які вчені не можуть пояснити, наприклад так звана «холодна пляма» чи, навпаки, окремі скупчення гарячих ділянок. Чимало запитань викликає і надто низьке значення сталої Габбла (коефіцієнт пропорційності розширення Всесвіту, відкритий Едвіном Габблом у 1929 році), яке випливає із спостережень «Планка» та суперечить багатьом іншим спостереженням та загальноприйнятим теоріям. Можливо, у Космосі таки є ще якісь невідомі нам сили?
27.03.2013