Была ли инфляция в начале Вселенной?

17 Июн 2014

Экспериментальные данные о самым первых моментах жизни Вселенной, теоретические следствия из них и вопросы, на которые предстоит найти ответы обсуждали на международной конференции."Космология и теоретическая астрофизика (Зельдович-100)" в Институте космических исследований РАН.

Конференция, которая собрала более двухсот специалистов-астрофизиков со.всего.мира, посвящена столетию со дня рождения академика Якова Зельдовича, одного из величайших ученых XX века, оставившего значительный вклад во многих областях физики.

К астрофизике Я.Б. Зельдович обратился уже в возрасте 50 лет и стал одним из пионеров совершенно новой области исследований — космологии как точной науки. Эта область физики имеет дело с рождением и развитием Вселенной, но до 1920-х годов у неё просто не было инструментов, с помощью которых можно было бы говорить об экспериментальной проверке теории — например, не были известны галактики за пределами Млечного пути. О первых этапах развития космологии и роли Якова Борисовича Зельдовича в них рассказывали Алекс Залей (Alex Szalay, университет Джона Хопкинса, США) и Яан Эйнасто (Jaan Einasto, Тартуская обсерватория, Эстония).

Но сегодня благодаря новым инструментам речь идёт уже о прецизионной космологии, где точность измерений достигает процентов, а глубина проникновения в прошлое — первых секунд жизни Вселенной.

Первый день конференции объединил доклады экспериментаторов и теоретиков темой инфляции — гипотетической стадии жизни Вселенной, когда она пережила очень быстрое расширение. Слово «гипотетической» неслучайно — хотя идея инфляции имеет много сторонников и пока не была опровергнута, ей также не хватает экспериментального подтверждения. Одним из решающих факторов в её пользу может стать обнаружение так называемой B-моды поляризации реликтового излучения. Она должна была возникнуть при рассеянии реликтовых фотонов на звуковых волнах, которые «гуляли» по ранней Вселенной. К сожалению, B-моду чрезвычайно сложно «вытащить» из данных, так как требуется очень высока чувствительность детекторов.

Недавний космический проект по изучению реликтового фонового излучения Вселенной — европейская обсерватория «Planck» — не был нацелен на поиск именно B-моды поляризации, однако, как рассказал научный руководитель обсерватории Ян Таубер (Jan Tauber), сейчас ученые из коллаборации «Planck» пытаются измерить поляризацию по имеющимся данным. К концу октября этого года ожидается новый выпуск данных обсерватории, в который планируется включить и результаты по этой работе. По словам научного руководителя эксперимента HFI на обсерватории Жана-Лу Пуже (Jean-Loup Puget), сейчас участникам коллаборации уже удалось избавиться от ошибок, причина которых в детекторах, и работа идёт над тем, чтобы очистить данные от помех, вызванных фотонами, не имеющими отношения к реликтовому излучению, и систематическими ошибками.

Самым сенсационным результатом в этой области в последнее время была работа по данным BICEP2, обсерватории на Южном полюсе, согласно которой удалось увидеть соответствующий сигнал. Краткий обзор этой работы сделал Джон Ковак (John Kovac, Гарвард-Смитсонианский астрофизический центр, США), подчеркнувший, что пока продолжается и обработка данных, и их сравнение с информацией других установок. Поиск B-моды продолжается ещё на двух установках — Телескоп на Южном полюсе (South Pole Telescope) и Космологический телескоп в пустыне Атакама (Atacama Cosmology Telescope) в чилийских Андах. Оба не так давно были обновлены как раз для этих целей; так, в частности, уже прошло два года из четырех, предназначенных для обзора для поиска B-моды с помощью SPT.

Своеобразный итог обсуждению подвел академик Алексей Старобинский (Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН): «Инфляция постепенно превращается в нормальную физическую теорию», — что означает, что её предсказания можно будет использовать для исследования других физических явлений. Впрочем, пока рано отказываться и от альтернатив. Как подчеркнул Вячеслав Муханов (Университет Людвига-Максимилиана, Германия), к настоящему времени измерения реликтового микроволнового фона подтвердили квантовое происхождение структуры Вселенной, но ещё не подтвердили гипотезу инфляции. Одну из возможных других гипотез описал академик Валерий Рубаков (Институт ядерных исследований РАН), пошутивший, что, возможно, выступление на этой конференции — одна из последних возможностей поговорить об альтернативе.

Дополнительная информация: