Характеристики возмущений космологической плазмы

Представим себе, что некоторый макроскопический объем плазмы движется как целое со скоростью v относительно изотропного фона излучения. Для наблюдателя, сопутствующего этому движению, равновесное распределение квантов остается неизменным, поскольку рассеяние фотонов на электронах не меняет их энергий. Однако в системе отсчета, покоящейся относительно реликтового излучения, в распределении квантов по импульсам возникает доплеровское смещение, пропорциональное отношению скорости v к скорости света.

При малых этих отношениях такое смещение было эквивалентно небольшому искажению температуры излучения в этой области, причем, зная связь между скоростью движения плазмы и начальным контрастом ее плотности, не представляет труда оценить величину избытка температуры. Итак, обнаружив вариации температуры реликтового излучения, можно, образно говоря, измерить начальную амплитуду адиабатических возмущений плотности для космологической среды и, следовательно, судить о характере догалактической иррегулярности Вселенной.

Вот уже почти 15 лет астрофизики всего мира с нетерпением ждут, когда же подобные вариации будут, наконец, найдены и тем самым будет решена одна из важнейших проблем современной космологии. Однако пока наблюдения уверенно не обнаруживают подобные флуктуации. Не означает ли это, что крупномасштабная структура Вселенной обязана своим происхождением первичным энтропийным неоднородностям?

Расчеты показывают, что в этом случае ожидаемый уровень вариаций температуры реликтового излучения будет порядка 10 в 4 степени. Это хотя и несколько ниже, чем в адиабатическом варианте, но все же выше экспериментального предела. Почему же мелкомасштабная анизотропия реликтового радиофона столь мала? Что могло ослабить флуктуации его температуры после рекомбинации водорода во Вселенной?

Быть может, здесь мы сталкиваемся с проявлением возможно существующих реликтовых носителей скрытой массы, радикально изменивших состояние плазмы в эпоху отделения вещества от излучения? Таким образом, мы вплотную подошли к одной из самых молодых проблем современной космологии – проблеме существования фона реликтовых гравитирующих частиц, дошедших до нас от ранних высокотемпературных фаз расширения Вселенной.