Международная группа исследователей из США, Великобритании и Ирландии показала, что оставшееся со времен Большого Взрыва излучение хранит информацию о материи, невидимой и недоступной для прямого наблюдения. Темная материя и темная энергия составляют свыше 90% массы Вселенной. Об их свойствах известно немного: частицы темной материи до сих пор не удалось зарегистрировать детекторами и потому любые дополнительные данные представляют для физиков особую ценность. Группа ученых, работавшая над проектом QUaD и представившая свои результаты в журнале The Astrophysical Journal, смогла получить еще одно свидетельство того, что невидимая и открытая лишь в 1990-х годах часть Вселенной – это не просто смелая гипотеза.

Эхо от рождения Вселенной

Телескоп, установленный в обсерватории на Южном полюсе, исследователи не нацеливали специально на звезды, планеты или галактику. При помощи инструмента было организовано наблюдение, казалось бы, за совершенно пустым небом, которое тем не менее имеет излучение. Излучение, приходящее в буквальном смысле из ниоткуда. Микроволны, которые порождает вовсе не конкретное небесное тело и которые равномерно приходят со всех сторон. Как это загадочное излучение связано с темной материей и энергией?

Излучение и есть та самая вспышка, которая сопровождала Большой Взрыв. Из-за расширения Вселенной его интенсивность снизилась, а энергия отдельных квантов уменьшилась. Тем не менее излучение, называемое учеными реликтовым, никуда не делось. Небо остывало, на смену палящим со всех сторон гамма-лучам приходили рентген, потом ультрафиолет, видимый свет и через 13 млрд лет микроволны. Вспышка, которая предшествовала всему, видна до сих пор – еще в 1965 году физики подтвердили ее экспериментально.

Эхо былого

А раз до сих пор можно увидеть (пусть и при помощи приборов) вспышку Большого Взрыва, значит и о рождении Вселенной можно попытаться узнать что-то новое. Знание о том, как меняется яркость реликтового излучения в разных направлениях, уже подтвердило догадку ученых о неравномерном разлете первой материи в разные стороны, а измерение энергии излучения позволило уточнить возраст Вселенной.

Микроволны, как и видимый свет, наряду с интенсивностью и длиной волны («цветом») имеют еще такой параметр, как поляризация. Поляризация – это величина, показывающая, как волна ориентирована в пространстве. В большинстве случаев она хаотична: волны солнечного света, например, колеблются в самых разных плоскостях, и некоторое упорядочивание их возникает лишь при прохождении через определенные вещества или при отражении под углом от полированных поверхностей.

Эффект поляризации, или пропускание веществом волн только в определенной плоскости, использовали химики и материаловеды. Теперь его применили и астрономы, причем не для обычной материи, а для темной. При помощи антарктического телескопа была составлена карта Южного полушария неба, на которой ученые отметили поляризацию излучения.

Направление для исследований

То, как поляризовано реликтовое излучение, в свою очередь сообщает о том, как двигалась материя после Большого Взрыва. Исследователи в своей статье поясняют, что при взаимодействии с движущейся темной материей излучение приобретало поляризацию, причем направление поляризации зависело от того, под каким углом двигалась материя. Карта, составленная группой QUAD, возможно, и не дает абсолютно точной картины распределения темной материи, но как минимум серьезно ограничивает количество новых теорий.

Полученные учеными данные подтверждают, что темная материя и темная энергия существуют (иначе объяснить результаты не получается), но одновременно указывают и на то, чем она не может являться. Из множества различных версий об устройстве темной материи физики теперь должны выбрать те, что не противоречат экспериментальным данным. А значит, настал черед теоретиков и специалистов по космологии, которым предстоит продолжить работу ученых.