Фоновое или реликтовое излучение Вселенной каждую секунду падает непрерывным потоком на поверхность Земли. Невооруженным глазом видна только крошечная часть излучения Вселенной, хотя, если бы мы могли увидеть весь электромагнитный спектр, небо пылало бы этим исконным излучением и днем, и ночью. Не нужно думать, что часть этого скрытого света представляет собой совсем невыразительное свечение.
Длинноволновое универсальное свечение — космический микроволновой фон или реликтовое излучение — показывает изменения которые произошли. Космический микроволновый фон несет в себе образ нашей Вселенной, какой она была сразу после своего рождения, и это открытие дало нам доказательства того, что начало Вселенной действительно было положено Большим Взрывом.
Радиоволны — посланники с информацией
Вдоль западного побережья Южной Африки растянулась пустыня Намиб. Это старейшая в мире пустыня; ее ландшафт — непостоянное море песка протяженностью более чем 77 700 квадратных километров, меняющееся каждую минуту. Это самая засушливая пустыня на планете, которая не видела влаги на протяжении более чем пятидесяти миллионов лет. Это мир, вылепленный Солнцем. Его энергия движет ветром, который собирает крошечные песчинки в великолепные дюны, и цвета, скрытые в его свете, раскрашивают пейзаж в темно-оранжевый цвет. Но даже тогда, когда солнце садится, пустыня продолжает сиять светом и цветом, однако человеческий глаз не может этого видеть.
Видимый свет представляет собой крошечную долю света Вселенной. За пределами красного электромагнитный спектр простирается далеко на волнах, слишком длинных для того, чтобы наш глаз мог их видеть. В пустыне Намиб вы можете почувствовать этот свет, если поднесёте ладони к песку. Дюны хранят тепло еще долгое время после захода солнца, и это остаточное тепло — не более чем длинноволновой свет. Ученый назвал бы его инфракрасным светом: длина волны инфракрасного света больше, чем длина волны видимого света. Путешествуя далее по всему спектру, минуя инфракрасный свет, мы прибываем к микроволнам: спектр плавно переходит в область радиоволн, длина которых размером с гору.
При мониторинге радиоэфира вы настраиваетесь не на звуковые волны — вы собираете информацию, закодированную в отрезке электромагнитного спектра. Во Вселенной существует много видимого, не искусственного света, и существуют естественные микроволны и радиоволны. Это посланники, несущие по всей Вселенной подробную информацию о далеких местах и временах и отправляющие ее в наш технологически созданный искусственный глаз.
Эхо Большого Взрыва
Если пройтись старым радиоприемником по эфиру то можно услышать статический шум между станциями. Около 1 процента от него — музыка для ушей физика, потому что с этим звуком мы воспринимаем то, как растягиваются радиоволны, путешествовавшие по пространству с начала времен.
Глубоко в статике возникает эхо Большого Взрыва. Эти радиоволны были когда-то видимым светом, но этот свет возник спустя 400 тысяч лет после Большого Взрыва. До него наблюдаемая рождаемая Вселенная была гораздо меньше и горячее, чем сегодня. Ее температура составляла 273 миллиона градусов по Цельсию, а это на порядок жарче, чем в центре звезды, так жарко, что ядра водорода и гелия не смогли бы удержать свои электроны в атомах. Материя положившая началу Вселенной была перегретым шаром голых атомных ядер и электронов, то есть представляла собой плазму. Свет не может передвигаться далеко в плотной плазме, поскольку он отражается от электрически заряженных субатомных частиц.
Только тогда, когда Вселенная расширилась и охладилась достаточно для того, чтобы электроны смогли комбинироваться с ядрами водорода и гелия в атомы, — только тогда свет смог свободно перемещаться. Этот эпизод эволюции Вселенной ученые называют рекомбинацией. До рождения Вселенная составляла около одной тысячной своего нынешнего размера и остыла до 3000 градусов по Цельсию. Это близко к температуре поверхности красных гигантов, так что вся совокупность вещества, энергии и пространства светились видимым светом, как огромные звезды.
С тех пор реликтовое излучение Вселенной стало свободно распространяться в Космосе.
Всё пространство стало холоднее и просторней, и некоторых из этих «блуждающих посланников» — растянутые волны света мы «собираем» сегодня при помощи радиомониторинга. Однако по мере расширения Вселенной растягивается и Космос. То же происходит и со светом — настолько, что он выходит за пределы видимой части спектра. Он вышел за пределы и инфракрасной части спектра, и теперь «видим» для нас только в микроволновой и радиоволновой частях спектра.
Эти слабые, длинные волны универсального свечения — космический микроволновый фон или реликтовое излучение Вселенной были открыты в 1964 году американскими физиками Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном и стали ключевым доказательством того, что вся совокупность вещества, энергии и пространства началась Большим Взрывом. За это открытие Пензиас и Уилсон были удостоены в 1978 году Нобелевской премии.
В нынешнее время наука астрономия и космология изучает крупномасштабное единое целое эволюции Вселенной.
