Солнечные неоднородности: «Грязная линза» Солнечной системы
Вообразим себе Большой Взрыв: Вселенная раскрывается, подобно колоссальному цветку. На первом этапе она представляет собой раскаленную плазму, частицы в которой постоянно обмениваются друг с другом энергией, и излучение находится в тепловом равновесии с веществом, и весь его спектр соответствует излучению «абсолютно черного тела» (т.е. такого тела, излучение которого зависит только от его температуры).
Постепенно пространство расширяется, что вызывает остывание плазмы, и несколько сотен тысяч лет спустя появляются первые атомы. Однако то микроволновое излучение, которое создавала новорожденная Вселенная, до сих пор можно наблюдать с помощью специальных чувствительных телескопов. Это — самый удаленный объект, который мы можем наблюдать, и это излучение называется реликтовым.
Существование реликтового излучения и его температура были выведены сперва теоретически, на основе теории Большого Взрыва. И когда его обнаружили экспериментально, это стало одним из самых ярких доводов в пользу этой концепции. По логике вещей, это излучение должно быть практически одинаковым по всем направлениям, а все неоднородности в нем объясняются случайными небольшими флуктуациями, так что должны быть распределены тоже случайным образом. Однако на практике это оказалось не так.
На общем фоне реликтового излучения имеются выраженные области с повышенной или, наоборот, пониженной температурой. И хотя эти отклонения составляют ничтожные доли градуса (среднее отклонение составляет 0,018 К), они считаются крайне важными и интересными. За открытие этих неоднородностей даже была вручена Нобелевская премия, о чем можно прочесть в заметке «Нобелевская рябь». Однозначно объяснить эту анизотропию пока не удается.
Возможно, это связано с особенностями крупномасштабной структуры современной Вселенной, или с неизвестными свойствами Вселенной на ранних этапах. Но канадский ученый Говард Шарпэ (Howard Sharpe) обнародовал на днях статью, в которой высказывает совершенно «еретическое» предположение. Он приводит доводы в пользу того, что причина анизотропии реликтового излучения — гораздо ближе к нам.
Точнее говоря, она лежит у дальних пределов Солнечной системы, в области границы ударной волны, где быстро летящие заряженные частицы солнечного ветра замедляются потоками межзвездного газа. Здесь Солнце теряет почти все свое влияние, резко меняется температура, давление, плотность, электромагнитные свойства пространства. Об исследовании этих весьма интригующих областей нашего «звездного дома» можно прочесть в заметке «Дело о пропавшей энергии».
Для современной космонавтики эти регионы считаются очень далекими. Стартовавшие еще в 1970-х аппараты Voyager 1 и 2 достигли ее в 2003-м и 2007-м гг., соответственно. И анализируя присланные ими данные, ученые обнаружили еще одна странность. Граница ударной волны, которая должна была бы иметь сферическую форму, оказалась асимметричной, вытянутой воздействием каких-то неизвестных пока что сил.
Говард Шарпэ предположил, что именно эта «сплюснутая» граница ударной волны, с ее довольно резким изменением свойств среды, служит своего рода «линзой», которая нарушает однородность реликтового излучения, когда оно проходит его на своем пути к нашим телескопам. Сам ученый назвал этот эффект «грязной линзой».
Идея сколь смелая, столь и интересная, а главное — вполне проверяемая. Канадец сам предлагает способ сделать это. Дело в том, что форма границы ударной волны сильной зависит от солнечного ветра. Изменения в его интенсивности быстро вызывают соответствующие колебания в ее форме, а значит — если этак граница работает, как «грязная линза» — должны изменять и видимые нам неоднородности реликтового излучения. За поведением солнечного ветра сегодня следит множество инструментов и на Земле, и в космосе, так что попытаться найти корреляции между его интенсивностью и наблюдаемой картиной реликтового излучения — более чем возможно.
Тем более что некоторое подтверждение гипотезы Говарда Шарпэ уже имеется. По его словам, уже обнаружены некоторые несоответствия в картах анизотропии реликтового излучения, составленных зондом WMAP в разные периоды времени (условно эти карты называются WMAP3 и WMAP5). И версия о влиянии границы ударной волны вполне может объяснить эти несостыковки. Подробнее о проекте WMAP можно прочесть в нашей заметке «Миссия: выполняется».
По сообщению Physics arXiv blog