Реликтовое излучение — курс Олега Верходанова на ПостНауке

Кратко

Лекция Олега Верходанова посвящена реликтовому излучению, его свойствам и значению для понимания происхождения вселенной. Она будет интересна студентам и энтузиастам космологии и физики.

Главные мысли

1. Реликтовое излучение является ключом к пониманию ранних этапов существования вселенной.

Введение в реликтовое излучение0:25

• Реликтовое излучение связано с самым главным вопросом: как появилась вселенная.0:25
• Существование реликтового излучения является тестом, который показывает, что вселенная была горячей.0:40
• Открытие реликтового излучения показало, как родилась вселенная.0:35

Свойства реликтового излучения1:20

• Реликтовое излучение является единственным объектом в нашей вселенной, который имеет чернотельный спектр.1:20
• Температура реликтового излучения соответствует абсолютно черному телу, без излучений в линиях и без поглощения.1:29
• Реликтовое излучение не имеет линий поглощения, что отличает его от излучения солнца.1:36
• На ближайшие 20 лет не будет оборудования, способного увидеть первичные молекулы в реликтовом излучении.1:59

Тесты реликтового излучения2:15

• Открытие реликтового излучения было настолько важно, что за это подтверждение Джону Мотору присудили Нобелевскую премию.2:15
• Реликтовое излучение имеет отношение к эпохе большого взрыва и должно обладать определенными свойствами.2:52

Неоднородности и их значение3:14

• Неоднородности были открыты с помощью спутника COBE, который обнаружил, что излучение абсолютно черное.3:14
• Нобелевская премия была присуждена Джорджу Смуту и Джону Мастеру за открытие неоднородностей.3:06
• Температура реликтового излучения должна расти с возрастом вселенной, что выражается формулой: температура растет как единица плюс z, где z — красное смещение.3:37
• Красное смещение — это свойство удаляющихся от нас объектов, при котором спектр излучения смещается в красную сторону.3:44
• По смещению мы можем определить, как быстро объект удаляется от нас, а зная шкалу расстояний, мы можем измерить расстояние до этого объекта.3:50

Температура реликтового излучения4:23

• Эффект взаимодействия скоплений галактик с реликтовым излучением называется эффектом Синяева-Зельдовича.4:23
• Эффект Синяева-Зельдовича является следствием уравнения, связывающего энергетику процессов, происходящих во взаимодействии частиц и фотонов.4:30
• При взаимодействии фотонов реликтового излучения со скоплениями галактик происходит эффект обратного Комптона.4:48

Гравитационные волны и инфляция5:54

• Температура реликтового излучения показывает, что с удалением от нас, а значит в те времена, когда вселенная была молодой, температура растёт.5:54

Космологические параметры6:11

• Реликтовое излучение это звезды, это остаточное излучение звезд.6:11
• Угловой спектр мощности показывает сколько энергии к нам приходит в зависимости от размера.6:40

Аномалии в реликтовом излучении7:30

• Зависимость энергии от размера в реликтовом излучении говорит о том, что никакое другое объяснение не подходит.7:30
• Угловой спектр мощности является одним из самых положительных моментов в исследовании вселенной.7:40
• Измеряя распределение излучения в зависимости от угла, мы получили знания о различных этапах.7:56

Теории и модели вселенной8:20

• Реликтовое излучение является важным свойством горячей вселенной, и его спектр рассказывает о том, как все было.8:20
• В 2003 году NASA запустило спутник WMAP, который измерил спектр реликтового излучения.8:32
• Спутник WMAP измерил положение пиков на спектре реликтового излучения, который представляет собой не просто кривую, а волны.8:47

Будущее исследований9:30

• Для описания спектра необходимо всего 6 космологических параметров, что позволяет описать свойства нашей вселенной.9:30
• Планка в первые полгода измерил спектр мощности, который был измерен до 8 пика, кроме 3.9:54

Заключение и выводы10:26

• Теория горячего начала вселенной полностью подтверждена.10:26
• Осталось измерить ранний этап вселенной, который называется традиционное расширение.10:34
• Прогнозы, связанные с инфляционным началом, предполагают, что неоднородности должны иметь строго случайное и гауссово распределение по амплитуде.10:44

Выводы

• Реликтовое излучение не только подтверждает теорию горячего начала вселенной, но и открывает новые горизонты для дальнейших исследований в области космологии.

Что сделать

• Изучить дополнительные материалы по реликтовому излучению и его влиянию на современные космологические теории.