Борис Штерн - Прорыв за край мира

Напомним, что дошедшее до нас излучение плазмы ранней Вселенной называется реликтовым. Рассказывая о нем, мы упомянули начало 1990-х годов, когда впервые были обнаружены неоднородности реликтового излучения, и остановились на конце 1990-х, когда эксперимент BOOMERanG

Рис. 30.1. Космический телескоп WMAP (NASA) и другие позволили тщательно изучить мелкомасштабные детали его карты.

Новая эпоха в космологии наступила с запуском космического микроволнового телескопа WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Этот аппарат NASA превосходил своего предшественника СОВЕ в 45 раз по чувствительности и в 30 раз по угловому разрешению. При этом затраты на его создание составили смешные 150 млн долларов (столько же стоит километр с небольшим олимпийской дороги Адлер — Красная Поляна). Видимо, это не весь бюджет миссии, но порядок величины понятен. Космический аппарат был выведен в 2001 году на орбиту вокруг Солнца — за Землей в полутора миллионах километров, в лагранжевой точке L2. Изначально планировалось, что WMAP будет вести наблюдения два года, но как это было со многими другими инструментами NASA, он в несколько раз превысил плановый срок жизни, проработав 9 лет.

Рис. 30.2. Карта реликтового излучения, снятая WMAP за 9 лет наблюдений

На рис. 30.2 — карта неба, где цвет отражает неоднородности реликтового излучения. Исходная карта выглядит иначе: на приведенной карте сигнал очищен от галактического фона и фона отдельных внегалактических источников. На карте также вычтена средняя температура и дипольная компонента, поскольку ее происхождение тривиально: это аберрация из-за движения Земли с Солнцем и Галактикой относительно системы отсчета, связанной с реликтовым излучением (она же — усредненная система покоя вещества во Вселенной в данной точке). Напомним, реальный контраст пятнистости на этой карте всего лишь 10 -5или чуть больше, в зависимости от размера пятен.

Карта совершенно хаотична. Кажется, что из нее нельзя извлечь ничего интересного. Более того, есть очень серьезный довод за то, что на этой карте в принципе ничего не может быть «изображено» в прямом смысле слова. Этот довод называется свойством гауссово-сти: карта есть наложение случайных пятен разного размера, ничего не знающих друг о друге.

Впрочем, находятся и те, кто видит на этой карте аномалии или необычные особенности, подтверждающие ту или иную теорию. Например, концентрические кольца: они должны появляться в весьма специфической космологической теории Роджера Пенроуза. Или аномально холодное пятно. Или так называемую «ось зла». При этом приводятся оценки уровня достоверности, например «три девятки». На самом деле эти аномалии не более убедительны, чем профиль человеческого лица в узоре сучков и волокон доски, фигура крокодила в облаках или сфинкса на снимке марсианской поверхности. Всегда в достаточно богатом наборе данных можно обнаружить интересную особенность, подобную перечисленным выше, просто потому, что данные предоставляют обширное поле для поиска чего-либо. И значимость в три девятки не залежится, особенно, если «подкрутить» какие-нибудь пороги обрезания при статистическом анализе -тут и четыре девятки легко добываются на пустом месте. Поиск подобных «интересных эффектов» — профессиональная болезнь многих исследователей, автор и сам попадался в эту ловушку на заре своей научной деятельности. В общем, никаких аномалий, представляющих серьезный повод для разбирательства, на этой карте нет. По этому поводу команда WMAP опубликовала специальную статью.

Однако, остается поле для курьезов и шуток. Например, на карте проступают инициалы Стивена Хокинга, буквы SH. Правда, буквы кривоваты, зато достаточно велики. По поводу концентрических колец. Они были найдены на карте определенным алгоритмом поиска — искали везде, заранее не зная размера. Используя подобный метод поиска «эффектов», в богатом статистическом материале всегда можно найти впечатляющий «сигнал». Проблема в том, что довольно сложно оценить вероятность случайного появления подобного «сигнала» в большом массиве данных. Авторы зачастую игнорируют этот ключевой и сложный этап работы, провозглашая эффект в четыре или пять стандартных отклонений, что впоследствии оборачивается подмоченной репутацией.