Так как для фундаментального скалярного поля, «двигавшего» инфляцией, часто используется название «инфлатон», то данная стадия называется «распад инфлатона», а процессы рождения частиц — «процессами термализации». Ведь вместе с частицами появляется и температура, причем очень большая, — и начинается уже известная и даже привычная «горячая» стадия Большого Взрыва.
«Инфляционная Вселенная» — это был третий (и, пожалуй, последний на сегодняшний момент) грандиозный теоретический прорыв после «Нестационарной Вселенной» Фридмана и «Горячей Вселенной» Гамова. При этом число наблюдательных открытий сравнимого уровня, о которых мы рассказали, пока составляет всего две штуки — «разбегание галактик» Хаббла и реликтовое излучение Пензиаса и Вилсона. Но, надо пРизнать, наблюдатели не только «сравняли счет», но и по- Вели в нем.
337
Открытием, сравнявшим счет, стало долгожданное открытие анизотропии реликтового излучения. И слово «долгожданное» мы употребили не зря. Да, изотропия реликтового излучения действительно должна быть весьма высокой — это, как мы уже сказали, одно из главных свидетельств в пользу однородности и изотропности Вселенной на больших масштабах. Но реликтовое излучение не может быть совсем изотропным.
Почему?
Вернемся к не раз уже упомянутому моменту рекомбинации. До этого момента в непрозрачной плазме излучение и вещество были тесно «перемешаны», можно сказать — они «отслеживали» характеристики друг друга. После же момента рекомбинации излучение начало распространяться свободно, неся в себе «отпечаток» характеристик вещества, точнее — распределения его плотности.
А вещество обязано быть хоть слегка, да неоднородным, это мы знаем твердо. Ведь мы же имеем возможность наблюдать гравитационно-связанные объекты — те же галактики, «выросшие» из тех самых начальных неоднородностей?1 Чтобы такой гравитационно-связанный объект образовался, контраст плотности2 в данной области должен превысить величину порядка единицы (точные расчеты для граничного значения дают оценку в районе 1,7).
После чего начинается «обособление» данной области от космологического расширения Вселенной и ее дальнейший коллапс с образованием того или иного объекта. При этом контраст плотности, конечно, продолжает расти — но в рамках данного рассказа этот рост нас уже не интересует, важным тут является то самое граничное значение, близкое к единице.
1 Точнее, впрочем, «промежуточных». Самыми-самыми начальными были квантовые флуктуации плотности, о которых мы упомянули при рассказе о теории инфляции. — Примеч. авт.
2 Контраст плотности — отношение возмущения плотности к средней плотности Вселенной. В свою очередь, возмущение плотности — это разность плотности в данной точке и той же средней плотности Вселенной. " Примеч. авт.
338
Можно показать (этим занимается теория возмущений), что до достижения граничного значения эволюция контраста плотности идет по линейному закону. Только в космологии линеен он не по времени, а по так называемому масштабному фактору а, характеризующему расширение Вселенной и соответствующее изменение размеров в ней.
Масштабный фактор можно легко связать с красным смещением z (уточним на всякий случай — красным смещением, связанным с космологическим расширением, конечно же). Формула настолько простая, что мы ее даже приведем: а = 1/(1 + z). В числителе стоит единица, потому что принято, что в настоящее время масштабный фактор единице и равен.
А красное смещение, в свою очередь, в космологии очень часто играет роль «временной» координаты. Легко догадаться почему — ведь чем дальше от нас объект, тем более «молодым» мы его видим, за счет конечности скорости света. С другой же стороны, чем он дальше — тем больше его скорость за счет закона Хаббла и, следовательно, тем больше красное смещение.
Так вот, возвращаясь к моменту рекомбинации — этот момент, на языке космологии, произошел на красном смещении порядка 1000. Тогда масштабный фактор, исходя из вышеприведенной формулы, должен быть равен примерно одной тысячной (размеры Вселенной, следовательно, в то время были в юоо раз меньше, чем сейчас). И контраст плотности, приведший к образованию структуры Вселенной, тоже должен был быть порядка одной тысячной. Что, в свою очередь, должно было привести к флюктуациям температуры реликтового излучения (на определенном масштабе) такой же примерно величины.