Авиация COBE - Научные результаты

Карта анизотропии реликтового излучения по данным COBE

Основными научными инструментами обсерватории являлись DIRBE, FIRAS и DMR, вкратце описанные выше. Спектральные диапазоны инструментов частично перекрывались, что позволяло проводить дополнительные проверки результатов инструментов на самосогласованность. Широкий спектральный диапазон инструментов позволял разделять сигналы, поступающие от физически различных источников, собственно реликтового излучения, Солнечной системы и Галактики.

Спектр реликтового излучения

Данные спектрометра FIRAS обсерватории COBE, показывающие отличное согласие измеренного спектра реликтового излучения с моделью абсолютно чёрного тела, предсказываемого теорией Большого взрыва

В то время как развивался проект COBE, в области исследований реликтового фона произошли важные изменения. Во-первых, измерения спектра реликтового излучения, проведённые некоторыми группами, вроде бы указывали на наличие значительных отклонений от модели абсолютно чёрного тела, предсказываемой в теории Большого Взрыва. Во вторых — исследования, проведённые при помощи баллонных экспериментов и при помощи спутников (советский эксперимент «РЕЛИКТ-1» указывали на наличие малой анизотропии яркости реликтового фона на масштабах несколько градусов. Наблюдения балонных экспериментов покрывали только малую часть неба, в то время как космический эксперимент «Реликт-1» позволил покрыть значительную часть неба. Однако, ввиду того, что измерения реликтового фона с такими точностями сильно зависят от точности учёта влияния излучения нашей Галактики, а измерения «Реликта-1» были проведены лишь на одной частоте, полной уверенности в надёжном обнаружении угловой анизотропии не было. В результате учёные с нетерпением ждали результаты обсерватории COBE.

Первые же измерения спектра реликтового фона при помощи аппарата FIRAS показали отличную согласованность с моделью абсолютно чёрного тела с температурой около 2,7К.

Внутренняя анизотропия реликтового фона

Карты неба, полученные радиометром DMR на частотах 31,5, 53 и 90 ГГц после вычитания дипольной компоненты реликтового излучения

Эксперимент DMR, единственный эксперимент обсерватории, работоспособность которого не зависела от наличия жидкого гелия в дьюарах, состоял в четырёхлетнем изучении анизотропии реликтового излучения в небе. Наблюдения проводились на нескольких частотах, что позволило учесть вклад излучения Галактики. Эта особенность измерений DMR необычайно важна ввиду того, что вариации реликтового излучения на небе оказались необычайно малы — всего 1/100000 от среднего значения яркости неба. В настоящее время считается, что вариации яркости реликтового излучения на малых угловых масштабах отражают начальные возмущения плотности первичного вещества ранней Вселенной, которые затем развились в результате гравитационной неустойчивости в наблюдаемую крупномасштабную структуру — скопления галактик и пустоты.

Открытия DIRBE

Модель распределения пыли в Галактике по результатам наблюдений эксперимента DIRBE

Несмотря на то что основные эксперименты обсерватории COBE были направлены на изучение реликтового фона Вселенной, фотометр инфракрасного диапазона DIRBE сделал большой вклад в изучение нашей Галактики. В частности, были проведены измерения зодиакального света, результаты которых до сих пор широко используются в инфракрасной астрономии. По результатам измерений DIRBE были построены модели распределения пыли в нашей Галактике., массовые модели Галактики