"Effekty" Zel'dovicha, zapechatlennye na nashem nebe
27.04.2016 8:37 | R. A. Syunyaev, S. A. Grebenev

VESTNIK ROSSI'SKO' AKADEMII NAUK, 2015, tom 85, N^o 7, s. 643-656 (rasshirennaya versiya)

Yakov Borisovich Zel'dovich (1914-1987) – odin iz naibolee rezul'tativnyh fizikov, fiziko-himikov, astrofizikov, kosmologov XX stoletiya, akademik AN SSSR, trizhdy Geroi Socialisticheskogo Truda, odin iz sozdatelei raketno-yadernogo shita SSSR i Rossii. On rodilsya 8 marta 1914 g. v Minske. Zakonchil aspiranturu Instituta himicheskoi fiziki AN SSSR v Leningrade, v 1931 g. stal sotrudnikom etogo instituta. S 1941 po 1943 gg. vmeste s institutom byl v evakuacii v Kazani, s 1946 g. stal zaveduyushim ego teoreticheskim otdelom i odnovremenno professorom Moskovskogo mehanicheskogo instituta (vposledstvii – Moskovskii inzhenerno-fizicheskii institut). V 1946 g. (v 32 goda) izbran chlenom-korrespondentom AN SSSR. S 1948 po 1964 gg. rabotal v Arzamase-16 (Sarov) nad sozdaniem yadernogo i termoyadernogo oruzhiya. S 1964 po 1983 gg. on – zaveduyushii otdelom teoreticheskoi astrofiziki v Institute prikladnoi matematiki AN SSSR, v 1974-1987 gg. – zaveduyushii otdelom teoreticheskoi astrofiziki, zatem - konsul'tant direkcii v Institute kosmicheskih issledovanii AN SSSR, s 1966 g. – professor Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta im. M.V. Lomonosova (MGU). S 1983 g. – zaveduyushii teoreticheskim otdelom Instituta fizicheskih problem AN SSSR i otdelom relyativistskoi astrofiziki Gosudarstvennogo astronomicheskogo instituta im. P.K. Shternberga pri MGU. Avtor bolee 500 nauchnyh statei i 29 uchebnikov i monografii. Nagrazhden Leninskoi i chetyr'mya Gosudarstvennymi (Stalinskimi) premiyami za raboty po oboronnoi tematike, mezhdunarodnymi medalyami im. N. Mansona i B. L'yuisa – za raboty po gazodinamike vzryva i udarnym volnam, Zolotoi medal'yu AN SSSR im. I.V. Kurchatova – za predskazanie svoistv ul'traholodnyh neitronov i ih obnaruzhenie. Za raboty v oblasti kosmologii i relyativistskoi astrofiziki on nagrazhden Zolotoi medal'yu im. K. Bryus Tihookeanskogo astronomicheskogo obshestva, Zolotoi medal'yu Korolevskogo astronomicheskogo obshestva, medal'yu im. P. Diraka Mezhdunarodnogo centra teoreticheskoi fiziki im. A. Salama, Premiei RAN im. A.A. Fridmana po gravitacii i kosmologii. Byl izbran inostrannym chlenom Korolevskogo obshestva (London), Nacional'noi akademii nauk SShA, Akademii nauk "Leopol'dina" (Germaniya) i mnogih drugih akademii nauk i nauchnyh obshestv. K chislu vazhneishih dostizhenii Ya.B. Zel'dovicha sleduet otnesti sozdannuyu im zamechatel'nuyu shkolu teoreticheskoi relyativistskoi astrofiziki i kosmologii, v kotoruyu vhodyat po men'shei mere poltora desyatka nyne vsemirno izvestnyh uchenyh, prodolzhivshih ego delo v etoi bystro razvivayusheisya oblasti nauki.

Yakov Borisovich Zel'dovich, stoletie so dnya rozhdeniya kotorogo nedavno otmetili po vsemu miru, vnes osnovopolagayushii vklad ne tol'ko v sozdanie yadernogo shita nashei strany, chto horosho izvestno, – on ostavil yarkii sled vo mnogih oblastyah fundamental'noi fiziki. Nachinal kak specialist v oblasti himicheskoi fiziki (adsorbciya i kataliz na neodnorodnyh poverhnostyah). Predlozhennyi im vysokotemperaturnyi mehanizm okisleniya azota nosit ego imya i shiroko izvesten ekologam, v chastnosti, on vazhen dlya ob'yasneniya prirody kislotnyh dozhdei. Zatem YaB (kak zvali ego druz'ya i ucheniki) pereshel k gidrodinamike i fizike udarnyh voln (udarnye volny razrezheniya, struktura fronta udarnoi volny, bystryi udar po poverhnosti), teorii goreniya i vzryva (predel detonacii, podzheg nakalennoi poverhnost'yu, teplovoe rasprostranenie plameni) i v itoge zalozhil osnovy vnutrennei ballistiki raketnyh porohovyh dvigatelei. Po vozvrashenii iz Arzamasa-16 v 1964 g. YaB zanyalsya yadernoi fizikoi nizkih energii (uderzhanie ul'traholodnyh neitronov, obrazovanie i raspad sverhtyazhelogo geliya ⁸He) i teoriei elementarnyh chastic (ponyatie leptonnogo zaryada, beta-raspad zaryazhennyh pionov i – sovmestno s S.S. Gershteinom – sohranenie vektornogo toka pri slabyh vzaimodeistviyah), on vnes vesomyi vklad vo vse eti oblasti issledovanii.

Poslednyuyu chetvert' veka svoei zhizni YaB posvyatil relyativistskoi astrofizike i kosmologii, poluchiv zamechatel'nye rezul'taty. Udivitel'no, proshlo uzhe 28 let, kak ego net s nami, no prakticheski na kazhdoi konferencii po kosmologii zvuchat izvestnye vsem slovosochetaniya: "priblizhenie Zel'dovicha", "spektr Zel'dovicha-Garrisona", "effekt Syunyaeva-Zel'dovicha". Effekty, svyazannye s imenem Zel'dovicha, budut nablyudat'sya na nebe v techenie mnogih milliardov let. Zdes' my hoteli by rasskazat' o nekotoryh naibolee izvestnyh takih effektah, proyavleniya kotoryh seichas intensivno izuchayutsya. Predskazaniya i metody, predlozhennye YaB, pozvolyayut otkryvat' na nebe s pomosh'yu specializirovannyh radioteleskopov, ustanovlennyh po vsemu miru, novye interesneishie ob'ekty, effektivno modelirovat' (vosproizvodit') evolyuciyu Vselennoi, ispol'zuya moshnye superkomp'yutery, izuchat' i poznavat' svoistva Vselennoi kak celogo.

K stoletiyu vydayushegosya uchenogo byli priurocheny neskol'ko znamenatel'nyh sobytii. V Moskve mezhdu Leninskim prospektom i ulicei Kosygina, na kotoroi on zhil, poyavilas' ulica akademika Ya.B. Zel'dovicha. Rossiiskaya akademiya nauk uchredila Zolotuyu medal' im. Ya.B. Zel'dovicha, prisuzhdaemuyu za vydayushiesya raboty v oblasti fiziki i astronomii. V Moskve i Tallinne v ego chest' proshli dve krupnye mezhdunarodnye konferencii po astrofizike vysokih energii i kosmologii, na kotoryh shiroko obsuzhdalis' opisannye nizhe effekty.

KRUPNOMASShTABNAYa STRUKTURA VSELENNO'. PRIBLIZhENIE I "BLINY ZEL'DOVIChA"

Vychislitel'naya kosmologiya prevratilas' v vazhneishii metod nauchnyh issledovanii lish' v poslednie 20-25 let. Etomu sposobstvovalo poyavlenie superkomp'yuterov s bol'shim ob'emom pamyati bystrogo dostupa, sovremennyh metodov otobrazheniya dannyh, novyh metodov komp'yuternogo modelirovaniya. Stalo real'nym proschitat' traektorii i zapomnit' polozhenie ogromnogo chisla gravitacionno vzaimodeistvuyushih chastic.

Ris. 1. Rezul'tat modelirovaniya krupnomasshtabnoi struktury Vselennoi v ramkah standartnoi kosmologii, bolee 1010 chastic (Millennium Simulation, In-t astrofiziki Obshestva im. Maksa Planka). Risunok demonstriruet tonkii srez (tolshinoi 16 Mpk) rasschitannoi "Vselennoi". Otchetlivo vidna "kosmicheskaya pautina", voznikshaya v rezul'tate rosta adiabaticheskih vozmushenii plotnosti. V uzlah "pautiny" nahodyatsya massivnye skopleniya galaktik. Bar zadaet masshtab 125 Mpk.

V 1970 g. YaB vvel tak nazyvaemoe "priblizhenie Zel'dovicha", uchityvayushee v prostoi i elegantnoi matematicheskoi forme osnovnye detali dinamiki nevzaimodeistvuyushih chastic v hode rosta vozmushenii plotnosti i skorosti veshestva v rasshiryayusheisya Vselennoi [1,  2]. Eti fakticheski matematicheskie stat'i nabrali bolee 1500 ssylok v astrofizicheskoi literature. Poluchennoe v nih reshenie predskazyvalo sushestvovanie na nebe ploskih struktur ("blinov Zel'dovicha") i filamentov, ono vpervye prodemonstrirovalo, kakoi yavlyaetsya struktura Vselennoi. Vposledstvii eta nyne nablyudaemaya struktura byla nazvana "kosmicheskoi pautinoi" (ris. 1). Astrofizicheskie aspekty processa obrazovaniya struktury Vselennoi v "priblizhenii Zel'dovicha" – obrazovanie udarnyh voln, ohlazhdenie szhatogo veshestva i ego kondensaciya - rassmotreny v stat'e [3]. V konce proshlogo – nachale nyneshnego veka gigantskie pustye oblasti vo Vselennoi, okruzhennye sgusheniyami galaktik, byli obnaruzheny pri vypolnenii glubokih obzorov neba.

Burno razvivayushiesya vychislitel'nye metody pozvolyayut vse dal'she uhodit' v oblast' nelineinosti, vplot' do obrazovaniya galaktik, skoplenii i sverhskoplenii galaktik, a takzhe gromadnyh pustyh oblastei mezhdu nimi. Kazalos' by, vremya "priblizheniya Zel'dovicha" kanulo v Letu, no neozhidanno vyyasnilos', chto detal'nye raschety na kvazilineinoi stadii rosta vozmushenii pri bol'shih krasnyh smesheniyah privodyat k kartine, prakticheski identichnoi toi, kotoruyu predskazyvalo "priblizhenie Zel'dovicha". Segodnya vo vsem mire specialisty nachinayut raschety na superkomp'yuterah so struktury rannei Vselennoi, poluchennoi v priblizhenii Zel'dovicha, i zatem prodolzhayut ih v gluboko nelineinuyu oblast'. Takoi podhod pozvolyaet zametno sokratit' trebuemoe vychislitel'noe vremya na krupneishih v mire superkomp'yuterah, ispol'zuemyh dlya rascheta evolyucii krupnomasshtabnoi struktury Vselennoi pri dominiruyushei roli temnogo veshestva. Na nedavnem simpoziume Mezhdunarodnogo astronomicheskogo soyuza v Tallinne "Vselennaya Zel'dovicha: genezis i rost kosmicheskoi pautiny" professor Adi Nusser iz Tehniona (Haifa) nashel zamechatel'no tochnye slova, vyrazivshie otnoshenie 180 uchastnikov simpoziuma iz mnogih vedushih stran mira k vkladu YaB v chislennuyu i nablyudatel'nuyu kosmologiyu: "Udivitel'no prostoe priblizhenie Zel'dovicha yavlyaetsya osnovoi dlya znachitel'noi chasti nashego ponimaniya dinamiki obrazovaniya struktury Vselennoi, a takzhe dlya razvitiya metodov analiza dannyh".

KOSMOLOGIChESKAYa REKOMBINACIYa VODORODA, POVERHNOST' POSLEDNEGO RASSEYaNIYa, ChERNOTEL'NAYa FOTOSFERA VSELENNO'

Vse astrofiziki, zanimayushiesya istoriei rasshireniya Vselennoi, priznayut v kachestve vazhneishih sleduyushie etapy ee razvitiya: inflyacionnaya stadiya, stadiya annigilyacii elektronov i pozitronov, stadiya uhoda neitrino iz termodinamicheskogo ravnovesiya s drugimi chasticami, stadii yadernogo sinteza geliya, deiteriya, geliya-3, litiya. V poslednie 15 let populyarnym stal termin "poverhnost' poslednego rasseyaniya", svyazannyi so stadiei rekombinacii vodoroda vo Vselennoi. Mestopolozhenie etoi poverhnosti i ee "razmytost'" (effektivnaya tolshina) byli vpervye naideny v rabote Zel'dovicha [4]. Obsheprinyatoe seichas nazvanie poverhnosti, stol' udachno otrazhayushee ee smysl, bylo vvedeno v obihod zametno pozdnee.

V 1968 g. YaB s soavtorami pokazali, chto hod rekombinacii vo Vselennoi otnyud' ne opisyvaetsya prostoi formuloi Saha [5]. Rekombinaciya okazyvaetsya sil'no zatyanutoi iz-za trudnosti s vyhodom Lα-fotonov iz rezonansa. V rabote [5] byla vyyavlena vazhnaya rol' dvuhfotonnogo raspada urovnya 2s v atome vodoroda v umen'shenii naselennosti vozbuzhdennyh urovnei vodoroda i opredelenii tempa kosmologicheskoi rekombinacii. Napomnim, chto veroyatnost' raspada urovnya 2p v atome vodoroda na 8 poryadkov velichiny prevyshaet veroyatnost' raspada urovnya 2s (sootvetstvenno 8.22 s^-1 i 10⁹ s^-1). Imenno tochnyi raschet processa rekombinacii pozvolil avtoram stat'i [4] v 1970 g. naiti polozhenie poverhnosti poslednego rasseyaniya - sootvetstvuyushee ei krasnoe smeshenie z_r ~ 1100, vozrast Vselennoi v to vremya sostavlyal vsego 380 000 let (ris. 2).

Ris. 2. Otlichie real'noi istorii rekombinacii vodoroda ot opisyvaemoi klassicheskoi formuloi Saha [6]. Rekombinaciya sil'no zaderzhana iz-za "uzkogo gorlyshka", svyazannogo s trudnost'yu vyhoda fotonov iz rezonansa Lα i nizkoi effektivnost'yu dvuhfotonnogo perehoda 2s-1s v atome vodoroda.

Ris. 3. Iskazheniya v spektre reliktovogo izlucheniya (CMB) svyazannye s rekombinaciei vodoroda i geliya v rannei Vselennoi [7]. Linii vodoroda, geliya i odnokratno ionizovannogo geliya smesheny kosmologicheskim krasnym smesheniem v ~1400 raz v millimetrovyi i radiodiapazon. Nizhnyaya krivaya pokazyvaet izluchenie vodoroda, verhnyaya – summarnoe izluchenie vodoroda i geliya (obe rekombinacii). Strelkami pokazany: 1 – perehody mezhdu vysokovozbuzhdennymi urovnyami, 2 i 3 – izmeneniya v forme linii i ih polozhenii iz-za prisutstviya geliya vo Vselennoi, 4 – fotony, ispushennye pri z ~1400, 5 – osobennosti, svyazannye s prisutstviem geliya.

Do rekombinacii, pri krasnyh smesheniyah z > z_r, svobodnyi probeg fotonov byl mnogo men'she tekushego gorizonta Vselennoi. Tak kak osnovnym processom, opredelyayushim probeg, bylo tomsonovskoe rasseyanie na svobodnyh elektronah, fotony ne mogli dvigat'sya pryamo, a ispytyvali mnogokratnye rasseyaniya – diffundirovali. Posle rekombinacii vodoroda plazma stala elektroneitral'noi, plotnost' elektronov rezko upala, fotony nachali rasprostranyat'sya po vse bolee prosvetlyayusheisya Vselennoi, ne vstrechaya na svoem puti svobodnyh elektronov. Podavlyayushee bol'shinstvo nablyudaemyh fotonov prihodyat k nam bez edinogo rasseyaniya s momenta rekombinacii, pri etom oni nesut informaciyu o malyh neodnorodnostyah v raspredelenii plotnosti i skorosti elektronov v zone poverhnosti poslednego rasseyaniya. Dannye sputnikov WMAP i Planck podtverdili, chto krasnoe smeshenie z_r, na kotorom nahoditsya poverhnost' poslednego rasseyaniya, i ee razmytost' (effektivnaya tolshina) soglasuyutsya s predskazaniyami stat'i [4] s tochnost'yu do neskol'kih procentov.

Odnim iz vazhnyh vyvodov teorii kosmologicheskoi rekombinacii yavlyaetsya predskazanie prisutstviya v spektre reliktovogo izlucheniya emissionnyh linii atomov vodoroda i geliya, sdvinutyh kosmologicheskim krasnym smesheniem v ~1400 raz v diapazon radio- i millimetrovyh dlin voln [7] (ris. 3).

Naryadu s poverhnost'yu poslednego rasseyaniya drugoi zamechatel'noi poverhnost'yu yavlyaetsya "chernotel'naya fotosfera Vselennoi". Nasha Vselennaya udivitel'na – srednyaya plotnost' privychnogo nam barionnogo veshestva v nei ochen' mala. Srednyaya plotnost' elektronov i protonov do obrazovaniya zvezd i galaktik byla blizka k ~10^-7 (1+z)³ sm^-3, togda kak plotnost' fotonov reliktovogo izlucheniya vo Vselennoi dostigaet ~ 400 (1+z)³ sm^-3. Otnoshenie chisla fotonov k chislu elektronov sostavlyaet ~ 2 × 10⁹, ne zavisit ot krasnogo smesheniya z i harakterizuet udel'nuyu entropiyu Vselennoi, to est' nasha Vselennaya radiacionno-dominirovannaya. Pri krasnyh smesheniyah do rekombinacii z > z_r ~ 10³ plotnost' energii izlucheniya prevyshaet plotnost' energii ρ_Bc² v masse pokoya dlya barionov, a pri z > 10⁴ plotnost' energii izlucheniya prevyshaet i plotnost' energii v masse pokoya ρ_Dc² temnogo veshestva.

Posle otkrytiya reliktovogo izlucheniya, a eto proizoshlo 50 let nazad, potrebovalos' eshe 20 let, chtoby pokazat', chto ono deistvitel'no izotropno (otkloneniya ot izotropii ne prevyshayut 10^-4), a ego spektr udivitel'no blizok k spektru chernotel'nogo izlucheniya. Dostatochno dolgo v literature mussirovalsya vopros o vozmozhnyh otkloneniyah spektra na malyh (hν << 3kT_r) i bol'shih (hν >> 3kT_r) chastotah (zdes' T_r - temperatura reliktovogo izlucheniya). Sputnik COBE prodemonstriroval, chto eti otkloneniya ne prevyshayut 10^-4 ot amplitudy spektra.

YaB vosprinyal kak nechto samo soboi razumeyusheesya, kogda odin iz avtorov dannoi stat'i prodemonstriroval emu, chto nasha Vselennaya prozrachna po tormoznomu poglosheniyu vplot' do krasnogo smesheniya z ~ 10⁸, to est' pochti do vremeni sinteza geliya vo Vselennoi i annigilyacii elektron-pozitronnyh par. V to vremya opticheskaya tolsha po tomsonovskomu rasseyaniyu prevyshala 10⁷. Voznikaet estestvennyi vopros: kogda i gde byl sformirovan pochti ideal'nyi chernotel'nyi spektr, kotoryi seichas nablyudaetsya? Chernotel'noe izluchenie zamechatel'no tem, chto ego yarkostnaya temperatura odnoznachno opredelyaet kak polnuyu energiyu izlucheniya v edinice ob'ema, tak i plotnost' chisla fotonov. V stat'e [8] bylo vpervye pokazano, chto mnogokratnye rasseyaniya fotonov na teplovyh elektronah privodyat k formirovaniyu boze-einshteinovskogo spektra s himicheskim potencialom, uchityvayushim nedostatok fotonov. Komptonizaciya – krasiveishii fizicheskii process, svyazannyi s izmeneniem chastoty fotona pri ego rasseyanii na dvizhushihsya elektronah. Izmenenie chastoty fotonov na nizkih hν < 4kT_r energiyah proishodit za schet dopler-effekta. Pri mnogokratnyh rasseyaniyah na dvizhushihsya v raznyh napravleniyah elektronah on vo vtorom poryadke velichiny privodit k medlennomu sdvigu fotonov vverh po osi chastot. Na chastotah zhe hν > 4kT_r dominiruet effekt otdachi, i fotony sdvigayutsya v rezul'tate rasseyanii uzhe vniz po osi chastot. Tak formiruetsya boze-einshteinovskii ravnovesnyi spektr izlucheniya.

Ris. 4. Iskazhenie spektra reliktovogo izlucheniya, svyazannoe s komptonizaciei [8], – formirovanie boze-einshteinovskogo spektra s deficitom fotonov. Temperatura boze-einshteinovskogo spektra prinyata ravnoi 2.9 K, chtoby po vozmozhnosti priblizit' ego k neiskazhennomu plankovskomu spektru s nablyudaemoi temperaturoi 2.7 K v oblasti korotkih dlin voln. Himicheskii potencial μ prinyat ravnym 0.1.

Pochemu my govorim o nedostatke fotonov? Predstavim sebe, chto vo Vselennoi, v kotoroi izluchenie imeet chernotel'nyi spektr, vpryskivaetsya energiya, naprimer, v rezul'tate raspada kakih-libo ekzoticheskih chastic tipa temnogo veshestva ili zatuhaniya akusticheskih voln, voznikshih na rannei stadii evolyucii Vselennoi. Eti processy mogut privodit' k zametnomu energovydeleniyu, no ne sposobny rodit' bol'shoe chislo fotonov. Poetomu elektronnaya temperatura nachnet prevyshat' temperaturu izlucheniya, a posleduyushie rasseyaniya i komptonizaciya privedut k formirovaniyu boze-einshteinovskogo spektra s deficitom fotonov otnositel'no chernotel'nogo spektra s toi zhe temperaturoi (ris. 4). V rabotah [4,  8] ukazan put' prevrasheniya boze-einshteinovskogo spektra v chernotel'nyi spektr reliktovogo izlucheniya. Bylo otmecheno, chto, pri vsei neeffektivnosti tormoznyh processov, oni sposobny effektivno proizvodit' fotony na ochen' nizkih chastotah hν << kT_r i podderzhivat' tam yarkostnuyu temperaturu izlucheniya, ravnuyu temperature elektronov. I vot tut v igru vnov' vstupaet komptonizaciya. V hode etogo processa chast' fotonov podhvatyvaetsya i perenositsya v storonu maksimuma spektra reliktovogo izlucheniya – v zonu hν ~ 3kT_r. Takim obrazom mozhet byt' proizvedeno dostatochnoe chislo fotonov, chtoby prevratit' boze-einshteinovskii spektr v chernotel'nyi (plankovskii). V rabote [8] bylo naideno analiticheskoe reshenie, opisyvayushee etot process, i krasnoe smeshenie z_f ~ 10⁵ sootvetstvuyushei "chernotel'noi fotosfery" nashei Vselennoi. Lyuboe energovydelenie pri z > z_f ne ostavlyaet nikakih sledov na spektre reliktovogo izlucheniya, lyuboe energovydelenie pri z < z_f obyazatel'no izmenit spektr.

Nasha Vselennaya imeet ochen' malen'kuyu plotnost' elektronov i protonov, i v etih usloviyah rozhdenie nizkochastotnyh fotonov v rezul'tate dvoinogo kompton-effekta okazyvaetsya dazhe bolee effektivnym, chem tormoznoe izluchenie [9]. Podstavlyaya temp rozhdeniya fotonov v rezul'tate dvoinogo kompton-effekta v formulu stat'i [8], mozhno naiti krasnoe smeshenie dlya sootvetstvuyushego polozheniya chernotel'noi fotosfery z_f = 2 × 10⁶. Lyuboe energovydelenie posle etogo momenta (pri men'shih z) privedet k iskazheniyu spektra. Predlagaemye v nastoyashee vremya kosmicheskie eksperimenty PIXIE, COrE, PRISM smogut obnaruzhit' takie iskazheniya dazhe na urovne 10^-9 ot intensivnosti reliktovogo izlucheniya.

MELKOMASShTABNYE FLUKTUACII RELIKTOVOGO IZLUChENIYa. AKUSTIChESKIE PIKI I BARIONNYE AKUSTIChESKIE OSCILLYaCII

V 1970 g. v rabote [10] bylo otmecheno, chto stoyachie zvukovye volny, sushestvovavshie v rannei Vselennoi, podhodyat k momentu rekombinacii vodoroda s raznymi fazami, zavisyashimi ot dliny volny vozmusheniya λ (ris. 5). V rezul'tate formiruetsya svoeobraznaya zavisimost' amplitudy vozmushenii ot λ (ris. 6) vplot' do razmera, sootvetstvuyushego zvukovomu gorizontu Vselennoi na stadii rekombinacii ~ v_s t_c, gde v_s - skorost' zvuka, a t_c - kosmologicheskoe vremya. My uzhe otmetili, chto na stadii rasshireniya Vselennoi do rekombinacii vodoroda plotnost' energii izlucheniya prevyshala plotnost' pokoya barionnogo veshestva ρ_Bc², skorost' zvuka byla pri etom lish' v neskol'ko raz men'she skorosti sveta.

Ris. 5. Evolyuciya adiabaticheskih vozmushenii plotnosti v rasshiryayusheisya Vselennoi [10]. Na radiacionno-dominirovannoi stadii rasshireniya rastushie vozmusheniya plotnosti prevrashayutsya v stoyachie zvukovye volny, kak tol'ko ih harakternye razmery stanovyatsya men'she gorizonta. Na moment generacii voln (a on zavisit ot razmera vozmusheniya – dliny volny) oni imeyut odinakovuyu fazu. Do rekombinacii vodoroda iz-za rasseyaniya fotonov na svobodnyh elektronah barionnoe veshestvo i izluchenie byli tesno svyazany i dvigalis' v zvukovyh volnah sovmestno. V hode rekombinacii za sravnitel'no korotkoe vremya Vselennaya stala prozrachnoi dlya izlucheniya, i fotony perestali vzaimodeistvovat' s elektronami. Vsledstvie raznoi dliny volny (opredelyaemoi razmerom vozmusheniya) zvukovye volny podhodyat k momentu rekombinacii s raznymi fazami, chto privodit k harakternoi zavisimosti amplitudy vozmusheniya ot massy. Eta kartina imeet dva vazhneishih sledstviya: 1) raspredelenie galaktik v okruzhayushei nas Vselennoi hranit pamyat' o zavisimosti amplitudy vozmushenii ot masshtaba, chto nablyudaetsya v dannyh Sloanovskogo obzora neba v vidimom diapazone spektra i nosit nazvanie "barionnyh akusticheskih oscillyacii"; 2) v hode eksperimentov na vysotnyh ballonah Boomerang i Maxima-II, sputnikah WMAP i Planck s vysochaishei tochnost'yu izmereny polozhenie i amplituda "akusticheskih pikov" v uglovyh fluktuaciyah reliktovogo izlucheniya, voznikshih pri vzaimodeistvii izlucheniya s veshestvom na "poverhnosti poslednego rasseyaniya fotonov".

Ris. 6. Zavisimost' kvadrata amplitudy vozmushenii plotnosti veshestva ot masshtaba, illyustriruyushaya proishozhdenie kvaziperiodicheskih oscillyacii v raspredelenii barionov (i reliktovogo izlucheniya) [10]. Zvukovye volny dannoi dliny volny obrazuyutsya vo Vselennoi iz vozmushenii sootvetstvuyushego masshtaba v tot moment, kogda on okazyvaetsya men'she gorizonta ct. Etot perehod proishodit v raznoe vremya dlya vozmushenii raznyh masshtabov, poetomu, hotya snachala zvukovye volny raznoi dliny volny imeyut odinakovye fazy, k momentu rekombinacii oni prihodyat s raznymi fazami. Pomimo masshtaba (massy sgusheniya), raspredelenie faz zavisit ot kosmologicheskih parametrov i momenta rekombinacii. Ogibayushei krivoi pokazana stepennaya zavisimost' rosta vozmushenii ot ih masshtaba, ignoriruyushaya period sushestvovaniya zvukovyh voln vo Vselennoi.

V prosteishem priblizhenii, kak sleduet iz uravneniya nerazryvnosti, rost vozmushenii na stadii rekombinacii soprovozhdalsya rostom gidrodinamicheskoi skorosti gaza iz elektronov i barionov i tesno svyazannogo s nimi gaza fotonov. V rezul'tate rasseyaniya fotonov na dvizhushihsya elektronah vsledstvie dopler-effekta proishodit izmenenie yarkosti reliktovogo izlucheniya. Eto odin iz osnovnyh mehanizmov formirovaniya akusticheskih pikov, kotorye segodnya nablyudayutsya v spektre moshnosti uglovogo raspredeleniya reliktovogo izlucheniya.

YaB ne ochen'-to veril, chto etot predskazannyi effekt budet kogda-nibud' naiden, i svoei rukoi vnes v annotaciyu stat'i sleduyushuyu frazu: "Detal'noe issledovanie spektra fluktuacii, v principe, mozhet pozvolit' vyyasnit' prirodu pervichnyh vozmushenii plotnosti, tak kak adiabaticheskim vozmusheniyam svoistvenna svoeobraznaya periodicheskaya zavisimost' spektral'noi plotnosti vozmushenii ot dliny volny (massy). Prakticheskie nablyudeniya ves'ma trudny iz-za malosti effekta i iz-za nalichiya fluktuacii, svyazannyh s diskretnymi istochnikami izlucheniya" [10]. Odnako snachala eksperimenty na ballonah Boomerang i Maxima v 1998 g., a potom nablyudeniya so sputnikov WMAP i Planck pozvolili ne prosto obnaruzhit' takie piki v spektre moshnosti uglovyh fluktuacii reliktovogo izlucheniya, no i ispol'zovat' ih dlya opredeleniya osnovnyh parametrov Vselennoi. Oshibki v opredelenii amplitudy akusticheskih pikov stol' maly, chto v spektre moshnosti uverenno proslezhivayutsya sem' pikov oscillyacii (ris. 7).

Ris. 7. Spektr moshnosti uglovyh fluktuacii reliktovogo izlucheniya po dannym (vverhu) observatorii Planck [11] i (vnizu) observatorii WMAP, teleskopov SPT i ACT [12].

Teoriya predskazyvaet polozhenie pervogo pika (blizkoe k akusticheskomu gorizontu) i drugih pikov kak funkciyu vazhneishih kosmologicheskih parametrov Vselennoi: ee krivizny, plotnosti energii izlucheniya i relyativistskih neitrino, plotnosti temnogo i barionnogo veshestva, postoyannoi Habbla. Nablyudaemaya na nebe kartina uglovyh fluktuacii reliktovogo izlucheniya daet harakternyi uglovoi masshtab dlya kazhdogo pika vblizi "poverhnosti poslednego rasseyaniya". Sravnivaya eti masshtaby, my poluchaem vozmozhnost' opredeleniya rasstoyaniya do "poverhnosti poslednego rasseyaniya", a znachit, i vozrasta Vselennoi i ee vazhneishih parametrov, perechislennyh vyshe. Eto chisto geometricheskii metod. Sledy sushestvovaniya zvukovogo gorizonta vblizi "poverhnosti poslednego rasseyaniya" proyavlyayutsya i v nablyudaemom prostranstvennom raspredelenii galaktik pri malyh krasnyh smesheniyah z < 1. I vnov' prostoe geometricheskoe sravnenie nablyudaemogo uglovogo masshtaba barionnyh akusticheskih oscillyacii s predskazaniyami teorii pozvolyaet poluchit' unikal'nuyu kosmologicheskuyu informaciyu ob osnovnyh parametrah uzhe sovremennoi Vselennoi.

SPEKTR MOShNOSTI FLUKTUACI' RELIKTOVOGO IZLUChENIYa ZEL'DOVIChA-GARRISONA

Na risunkah 6 i 7 pomimo akusticheskih pikov horosho vidna komponenta s nepreryvnym spektrom, neposredstvenno svyazannaya s vozniknoveniem krupnomasshtabnoi struktury Vselennoi. YaB odnim iz pervyh otmetil, chto v odnorodno i izotropno rasshiryayusheisya Vselennoi vplot' do krasnyh smeshenii z ≳ 10 malye nachal'nye vozmusheniya narastayut lineino. Schitaetsya, chto korrelyacii takih vozmushenii v raznyh masshtabah nezavisimy i nosyat gaussovyi harakter. YaB predpolozhil [1,  2], chto spektr pervichnyh fluktuacii dolzhen byt' stepennym s pokazatelem n_s = 1, to est' ne dolzhen zaviset' ot masshtaba. Pochti odnovremenno s Zel'dovichem predpolozhenie o takom masshtabno-invariantnom spektre vozmushenii vydvinul Garrison [13], poetomu etot spektr v kosmologii nazyvaetsya "spektrom Zel'dovicha-Garrisona". Sravnenie spektra moshnosti vozmushenii, nablyudaemogo sputnikami WMAP i Planck, c rezul'tatami modelirovaniya pozvolilo opredelit' pokazatel' ishodnogo spektra vozmushenii s vysochaishei tochnost'yu n_s = 0.9677 ± 0.0060 [11]. Slaboe otlichie pokazatelya spektra ot 1, hotya i opredelennoe poka lish' s tochnost'yu ~7σ, yavlyaetsya otgoloskom inflyacionnoi stadii razvitiya Vselennoi. Eto vazhneishee utochnenie bylo predskazano Muhanovym i Chibisovym v 1981 g. [14]. Planck podtverdil i otsutstvie zametnyh otklonenii pervichnyh fluktuacii plotnosti ot gaussovyh.

SKOPLENIYa GALAKTIK, "SLABOE" GRAVLINZIROVANIE

Skopleniya galaktik yavlyayutsya samymi massivnymi gravitacionno-svyazannymi ob'ektami vo Vselennoi. Eti ob'ekty soderzhat do neskol'kih tysyach galaktik, pogruzhennyh v goryachii mezhgalakticheskii gaz s temperaturoi ot 1 do 10 keV (ot 12 do 120 mln. K). Gigantskii gravitacionnyi potencial, uderzhivayushii galaktiki i gaz ot razleta, opredelyaetsya koncentraciei temnoi materii, massa kotoroi v desyatki raz prevyshaet massu vidimogo (svetyashegosya v opticheskih luchah) veshestva, sosredotochennogo v zvezdah galaktik skopleniya, i v 5-6 raz - massu goryachego mezhgalakticheskogo gaza v skoplenii, nablyudaemogo v rentgenovskih luchah. Nahodyas' v stol' sil'nom gravitacionnom pole, galaktiki skopleniya dvizhutsya so skorostyami ~1000 km/s, kotorye blizki k skorosti zvuka v goryachem gaze skopleniya. Gravitacionnyi potencial skoplenii tak velik, chto oni okazyvayutsya sil'nymi gravitacionnymi linzami, sposobnymi usilivat' yarkost' i iskazhat' izobrazhenie fonovyh galaktik, nahodyashihsya daleko za skopleniem (ris. 8). Gravitacionnoe linzirovanie otkrylo unikal'nuyu vozmozhnost' issledovat' s pomosh'yu krupnyh nazemnyh i kosmicheskih teleskopov ekstremal'no dalekie galaktiki i kvazary, yarkost' kotoryh iz-za linzirovaniya usilivaetsya i kotorye v otsutstvii linzirovaniya byli by absolyutno nedostupny dlya nablyudenii dazhe s pomosh'yu samyh bol'shih teleskopov. S drugoi storony, gravlinzirovanie ob'ektov, raspolozhennyh daleko za skopleniem, pozvolyaet vosstanavlivat' raspredelenie temnoi materii v skoplenii i opredelyat' ego massu.

Ris. 8. Vozniknovenie effekta "slabogo" gravitacionnogo linzirovaniya – smesheniya vidimogo polozheniya fonovyh galaktik i kvazarov i iskazhenie ih izobrazhenii. Istochnik: HERSCHEL homepage

V 1964 g. YaB postavil i reshil zadachu o nablyudeniyah (tochnee o rasprostranenii sveta) vo Vselennoi, odnorodnoi v srednem, to est' v lokal'no neodnorodnoi kosmologicheskoi srede [15]. V etoi ego stavshei pionerskoi stat'e vpervye opisany effekty, opredelyayushie "slaboe" gravitacionnoe linzirovanie. Segodnya "slaboe" linzirovanie yavlyaetsya odnim iz vazhneishih metodov izucheniya neodnorodnosti raspredeleniya veshestva na razlichnyh masshtabah. Issledovaniya idut ne tol'ko v opticheskom diapazone. V chastnosti, kosmologicheskii sputnik Planck "vidit" sdvig uglovyh fluktuacii reliktovogo izlucheniya vblizi koncentracii temnogo veshestva s potryasayushei dostovernost'yu (svyshe 40 standartnyh otklonenii). Ne men'shei chuvstvitel'nost'yu k "slabomu" linzirovaniyu obladayut nazemnye teleskopy millimetrovogo diapazona dlin voln SPT i ACT (sm. nizhe). Na risunke 9 vidno, kak linzirovanie menyaet kartu izmeryaemogo raspredeleniya yarkosti pervichnyh fluktuacii reliktovogo izlucheniya i ego polyarizacii. No glavnoe - ono privodit k chastichnomu preobrazovaniyu E-polyarizacii (elektricheskoi ili gradientnoi) sveta v B-polyarizaciyu (magnitnuyu ili spiral'nuyu), kotoraya ozhidaetsya (i aktivno ishetsya) ot pervichnyh gravitacionnyh voln. Astronomy nadeyutsya izuchat' sdvigi v raspredelenii na nebe millionov yader aktivnyh galaktik i kvazarov, kotorye dolzhen otkryt' i kartografirovat' v rentgenovskih luchah rossiiskii sputnik Spektr-Rentgen-Gamma (SRG), gotovyashiisya k zapusku v 2017 g. V Evrope v 2020 g. predpolagaetsya zapustit' sputnik Euclid, odnoi iz vazhneishih zadach kotorogo budet issledovanie "slabogo" gravlinzirovaniya vo Vselennoi v opticheskih luchah.

Ris. 9. Karta raspredeleniya yarkosti pervichnyh fluktuacii reliktovogo izlucheniya po uchastku neba, soglasno dannym sputnika Planck, i ego polyarizacii v E- i B-modah. Risunok pokazyvaet, kak "slaboe" gravitacionnoe linzirovanie iskazhaet eti karty (vverhu – do linzirovaniya, vnizu – posle).

PONIZhENIE YaRKOSTI RELIKTOVOGO IZLUChENIYa V NAPRAVLENII SKOPLENI' GALAKTIK

V rabote [10] i bolee detal'no v rabote [16] bylo predskazano ponizhenie yarkosti v uglovom raspredelenii reliktovogo izlucheniya v napravlenii na oblaka goryachego mezhgalakticheskogo gaza v skopleniyah galaktik (teplovoi SZ-effekt). Udalos' pokazat', chto rasseyanie fotonov na elektronah goryachego gaza, dvizhushihsya pri temperaturah 5-10 keV s teplovymi skorostyami ~10-15% ot skorosti sveta, privodit k harakternym iskazheniyam spektra reliktovogo izlucheniya: v relei-dzhinsovskoi (nizkochastotnoi) oblasti spektra yarkost' ego ponizhaetsya iz-za sdviga fotonov vverh po osi chastot, sootvetstvenno, v vinovskoi (vysokochastotnoi) oblasti ona povyshaetsya. V rezul'tate skoplenie galaktik predstaet dlya nablyudatelya kak "otricatel'nyi" istochnik v santimetrovoi i millimetrovoi oblastyah spektra, a v submillimetrovoi oblasti predstavlyaet soboi yarkii "polozhitel'nyi" istochnik izlucheniya. Teoriya predskazyvaet ryad zamechatel'nyh svoistv etogo istochnika. Prezhde vsego ego spektr ne zavisit ot krasnogo smesheniya z, na kotorom nahoditsya skoplenie galaktik. Yarkost' istochnika tozhe ne zavisit ot krasnogo smesheniya, chto bylo kraine neprivychno dlya astronomov. Zamechatel'nym predskazaniem stal tot fakt, chto na chastote 217 GGc (dlina volny 1.38 mm) effekt okazyvaetsya nulevym, to est' vblizi etoi chastoty mozhno obnaruzhit' yarkost' reliktovogo izlucheniya, ne iskazhennuyu processami, svyazannymi s nalichiem goryachego gaza.

Ris. 10. V rabotah Ya.B. Zel'dovicha [10, 16] bylo predskazano, chto vzaimodeistvie goryachego gaza v skopleniyah galaktik s fotonami reliktovogo izlucheniya privodit k poyavleniyu "otricatel'nyh" istochnikov izlucheniya na santimetrovyh i millimetrovyh dlinah voln, k izbytku izlucheniya na submillimetrovyh dlinah voln i otsutstviyu signala na chastote 217 GGc v napravleniyah na skopleniya (x = hν/kTr). Teleskopy SPT i ACT, a takzhe sputnik Planck uspeshno ispol'zuyut eto predskazanie dlya obnaruzheniya dalekih skoplenii galaktik.

Nablyudeniya radiointerferometra CARMA polnost'yu podtverdili eti gipotezy (ris. 10). V nastoyashee vremya effekt, predskazannyi v 1970-1972 gg., obnaruzhen uzhe v napravleniyah na dve tysyachi skoplenii galaktik, prichem okolo 1000 skoplenii, nahodyashihsya na zametnyh krasnyh smesheniyah 0.4 < z < 2, byli vpervye obnaruzheny imenno po etomu effektu. Massivnye (bogatye) skopleniya galaktik, o sushestvovanii kotoryh nikto ne podozreval, okazalis' interesneishimi ob'ektami, a takzhe sil'nymi gravitacionnymi linzami. Naibol'shih uspehov v issledovanii etogo effekta, v poiske i otkrytii novyh skoplenii galaktik udalos' dostich' blagodarya special'no sozdannomu 10-metrovomu teleskopu SPT, raspolozhennomu na Yuzhnom polyuse Zemli, na vysote 2700 m, i 6-metrovomu Atakamskomu kosmologicheskomu teleskopu (ACT), raspolozhennomu na vysote 5000 m v pustyne Atakama v chiliiskih Andah. Eti mesta (pustynya Atakama i osobenno Yuzhnyi polyus Zemli) zamechatel'ny ustoichivoi pogodoi, nizkoi turbulentnost'yu i neobychaino nizkoi vlazhnost'yu atmosfery. Odno iz izobrazhenii, poluchennyh SPT, pokazano na risunke 11. Horosho vidna rossyp' skoplenii galaktik (otricatel'nye istochniki) i yarkih submillimetrovyh (polozhitel'nyh) istochnikov, predstavlyayushih soboi bogatye mezhzvezdnoi pyl'yu zvezdoobrazuyushie galaktiki ili yadra aktivnyh galaktik na krasnyh smesheniyah 2.5-4.0. Ih opticheskoe i ul'trafioletovoe izluchenie pogloshaetsya pyl'yu i pereizluchaetsya eyu v submillimetrovom diapazone dlin voln. Zamechatel'nyi interferometr ALMA, imeyushii rekordnoe uglovoe razreshenie, prodemonstriroval, chto vse eti ob'ekty gravitacionno usileny v potenciale dalekih, massivnyh, no nevidimyh v etom eksperimente fonovyh galaktik, raspolozhennyh mezhdu istochnikom i nablyudatelem.

Nablyudeniyam, chislennomu modelirovaniyu proyavlenii etogo effekta, relyativistskim popravkam k nemu posvyasheno bolee tysyachi statei. Vo mnogih publikaciyah uzhe ne privodyatsya ssylki na original'nye stat'i YaB, avtory prosto vynosyat slovo "SZ-effekt" v zaglavie stat'i ili upominayut ego v tekste. Gromadnyi vklad v izuchenie SZ-effekta vnes kosmologicheskii sputnik Planck. Na risunke 12 pokazano raspredelenie po nebu bolee 1000 skoplenii, otkrytyh etim sputnikom po SZ-effektu [11], na risunke 13 - raspredelenie v zavisimosti ot massy i krasnogo smesheniya skoplenii galaktik, otkrytyh po SZ-effektu sputnikom Planck (861 skoplenie na vsem nebe) i teleskopami SPT (522 na 2500 kv. gradusah) i ACT (91 na 950 kv. gradusah).

Ris. 11. Izobrazhenie uchastka neba ploshad'yu 50 kv. gradusov, poluchennoe teleskopom SPT. Horosho vidny: a). pervichnye (t.e. voznikshie vblizi "poverhnosti poslednego rasseyaniya") uglovye fluktuacii reliktovogo izlucheniya, b). usilennye gravitacionnym linzirovaniem zvezdoobrazuyushie galaktiki, v kotoryh izluchaet v submillimetrovom diapazone pyl', razogretaya goryachimi massivnymi zvezdami, i v). ponizhenie yarkosti reliktovogo izlucheniya v napravleniyah na skopleniya galaktik s goryachim gazom (teplovoi SZ-effekt), na risunke pokazano kruzhkami.

Dlya sravneniya privedeno raspredelenie skoplenii, otkrytyh sputnikom ROSAT v hode rentgenovskogo obzora neba. Vidno, chto s pomosh'yu SZ-effekta otkryvayutsya naibolee massivnye skopleniya, raspolozhennye na bol'shih z.

Ris. 12. Raspredelenie po nebu bolee 1000 dalekih skoplenii galaktik, obnaruzhennyh sputnikom Planck po SZ-effektu ([11], sm. takzhe PLANCK homepage).

Ris. 13. Raspredelenie skoplenii galaktik, obnaruzhennyh sputnikom Planck, teleskopami SPT i ACT i rentgenovskim sputnikom ROSAT po ih krasnym smesheniyam ([11], sm. takzhe PLANCK homepage). S pomosh'yu SZ-effekta SPT otkryl sotni massivnyh skoplenii na bol'shih krasnyh smesheniyah.

Sredi skoplenii, otkrytyh teleskopami SPT i ACT po SZ-effektu, vstrechayutsya udivitel'nye ob'ekty, takie kak skoplenie Feniks na krasnom smeshenii z = 0.597, v kotorom vpervye obnaruzheno moshnoe techenie ohlazhdeniya s vypadeniem v centre skopleniya do ~3800 M_ʘ v god bystro ostyvayushego holodnogo molekulyarnogo gaza (ris. 14). Eto techenie, svyazannoe s ostyvaniem gaza iz-za ego izlucheniya, soprovozhdaetsya neveroyatno vysokim tempom zvezdoobrazovaniya. Okolo 740 M_ʘ v god prevrashaetsya v etom skoplenii v molodye zvezdy, nablyudaemye po ih sverhvysokim opticheskim i infrakrasnym svetimostyam, ~60 M_ʘ v god "proglatyvaetsya" sverhmassivnoi chernoi dyroi v centre skopleniya. Astronomy predpolagali, chto takie ob'ekty dolzhny sushestvovat', no otkryty oni byli blagodarya SZ-effektu. V eshe bolee dalekom skoplenii El'-Gordo ("Tolstyak") na z = 0.87 my nablyudaem, kak odno kompaktnoe skoplenie galaktik prohodit s ogromnoi skorost'yu skvoz' drugoe bolee massivnoe skoplenie. V rezul'tate v nem formiruetsya moshnaya udarnaya volna, razogrevayushaya gaz v skoplenii do temperatur, prevyshayushih 20 keV, v to vremya kak temperatura v kompaktnoi chasti skopleniya ne prevyshaet 5 keV. Vo mnogih otkrytyh primerah sliyaniya skoplenii galaktik nablyudayutsya dvizheniya gaza so skorostyami poryadka 3000 km/s.

Ris. 14. Hudozhestvennoe predstavlenie gigantskogo skopleniya galaktik Feniks na krasnom smeshenii z = 0.597 c samym moshnym iz izvestnyh "techeniem ohlazhdeniya" (~3800 M_ʘ v god, iz nih ~60 M_ʘ v god "proglatyvaet" sverhmassivnaya chernaya dyra v centre skopleniya).

Kinematicheskii SZ-effekt [9, 17] pozvolyaet izmeryat' takie skorosti otnositel'no sistemy koordinat, v kotoroi reliktovoe izluchenie izotropno. Horosho izvestno, chto reliktovoe izluchenie izotropno lish' v odnoi sisteme koordinat. Nablyudatel', dvizhushiisya otnositel'no nego, vidit bolee vysokuyu temperaturu izlucheniya v napravlenii dvizheniya i ponizhennuyu temperaturu - v protivopolozhnom. Dlya lyubogo okolozemnogo kosmologicheskogo sputnika izmenenie yarkosti neba v protivopolozhnyh napravleniyah vsledstvie dopler-effekta pozvolyaet izmeryat' nashu skorost' otnositel'no reliktovogo izlucheniya (skladyvayushuyusya iz skorosti nashego vrasheniya v Galaktike vokrug ee centra i skorosti dvizheniya Galaktiki kak celogo). Bolee togo, sputniki WMAP i Planck, skaniruya nebo v millimetrovyh i santimetrovyh luchah, s vysochaishei tochnost'yu ulavlivayut dvizhenie tochki libracii L2, v kotoroi oni nahodyatsya, vokrug Solnca so skorost'yu 30 km/s. V rabotah 1970-1982 gg., posvyashennyh kinematicheskomu SZ-effektu [9, 16, 17], pokazano, chto tochno takzhe astronomy smogut izmeryat' skorost' udalennogo skopleniya galaktik otnositel'no reliktovogo izlucheniya, nahodyashegosya na krasnom smeshenii skopleniya. Izmenenie temperatury v napravlenii skopleniya galaktik sostavlyaet τ v_r /c, gde v_r - skorost' skopleniya vdol' lucha zreniya, a τ – tomsonovskaya opticheskaya tolsha skopleniya. Eti skorosti seichas izmereny v neskol'kih rabotah.

Vpechatlyayut prostye sledstviya etogo effekta. Sam fakt nablyudeniya teplovogo effekta v napravlenii skopleniya s krasnym smesheniem z ~ 1, oznachayushii, chto temperatura gaza v skoplenii T = T₀ (1+z) = 2T₀ byla v 2 raza vyshe, chem segodnya, pozvolyaet utverzhdat', chto reliktovoe izluchenie deistvitel'no sushestvovalo za skopleniem galaktik. Inache my ne videli by ponizheniya ego yarkosti. Skoplenie s krasnym smesheniem z ~ 1 udalyaetsya ot nas v silu rasshireniya Vselennoi so skorost'yu, blizkoi k skorosti sveta v_r ~ 0.6 c. Uzhe segodnya nablyudeniya kinematicheskogo SZ-effekta v napravlenii na takie skopleniya dostatochno tochny i dayut verhnie predely dlya pekulyarnyh skorostei na urovne 1.5-2 tys. km/s. Eto oznachaet, chto gigantskie skopleniya, massa kotoryh opredelyaetsya v osnovnom temnym veshestvom, dvizhutsya otnositel'no reliktovogo izlucheniya v tom meste, gde oni nahodyatsya, so skorostyami po krainei mere v sto raz men'shimi skorosti ih udaleniya v sootvetstvii s zakonom Habbla. Eto udivitel'no, chto my issleduem reliktovoe izluchenie, kotoroe "videlo" elektrony gaza v skoplenii, prakticheski pokoyashimisya. Porazhaet, s kakoi tochnost'yu Vselennaya sleduet predskazaniyam teoreticheskoi modeli ee rasshireniya, ne dopuskaya znachitel'nyh otklonenii v raspredelenii pekulyarnyh skorostei.

Kak tol'ko astronomy uznayut ob otkrytii ranee neizvestnyh skoplenii galaktik po teplovomu SZ-effektu, oni navodyat na nih samye chuvstvitel'nye rentgenovskie sputniki Chandra ili XMM i nahodyat tam diffuznyi rentgenovskii istochnik izlucheniya. Eto izluchenie yavlyaetsya tormoznym, ego poverhnostnaya yarkost' pri temperaturah, prevyshayushih 5 keV, proporcional'na N_e²T_r^-1/2L exp(-E/kT_r). Temperatura izlucheniya takzhe izmeryaetsya rentgenovskimi sputnikami po eksponencial'nomu zavalu v spektre, tak chto v rezul'tate submillimetrovye i rentgenovskie nablyudeniya dayut nam dva uravneniya dlya N_e i L, pozvolyayushie naiti harakternyi razmer skopleniya galaktik L. Znaya ego uglovoi razmer, mozhno opredelit' rasstoyanie do lyubogo skopleniya galaktik. Takie izmereniya byli provedeny po dannym radiointerferometra CARMO i rentgenovskogo sputnika Chandra dlya 35 skoplenii galaktik. Eti rezul'taty horosho soglasuyutsya so standartnoi kosmologicheskoi model'yu. Znaya krasnoe smeshenie z skopleniya, to est' skorost' ego udaleniya i rasstoyanie do nas d, my mozhem naiti postoyannuyu Habbla dlya lyubogo vybrannogo skopleniya galaktik (s uchetom dostatochno horosho izvestnoi segodnya modeli Vselennoi). Otmetim, chto v blizhaishie gody eksperimenty na teleskope na Yuzhnom polyuse (SPT) i Atakamskom kosmologicheskom teleskope (ACT) pozvolyat obnaruzhit' uzhe desyatki (a mozhet byt' i sotni) tysyach novyh skoplenii galaktik na raznyh z. Novye detektory etih teleskopov uzhe v 2016 g. budut sostoyat' iz 15 tys. kriogennyh bolometrov, raspolozhennyh v fokal'noi ploskosti. Obsuzhdaetsya vozmozhnost' uvelicheniya ih chisla eshe v 10 raz k 2020 g. Takoe gromadnoe chislo detektorov pozvolit rezko uskorit' temp skanirovaniya neba, uvelichit' chuvstvitel'nost' obzorov i veroyatnost' obnaruzheniya dalekih skoplenii galaktik.

Ris. 15. Rentgenovskii teleskop eROSITA s optikoi kosogo padeniya, podgotavlivaemyi k rabote na orbite v sostave astrofizicheskoi observatorii Spektr-Rentgen-Gamma. Ozhidaetsya, chto za pervye chetyre goda (s 2017 po 2021 gg.) skanirovaniya neba v rentgenovskih luchah etot teleskop otkroet vse (bolee 100 tysyach!) massivnye skopleniya galaktik v nablyudaemoi Vselennoi i okolo treh millionov akkreciruyushih sverhmassivnyh chernyh dyr - aktivnyh yader galaktik. Teleskop soderzhit 7 identichnyh zerkal'nyh sistem i 7 pozicionno-chuvstvitel'nyh rentgenovskih PZS-detektorov (kazhdyi so svoim blokom elektroniki). Kazhdaya zerkal'naya sistema vklyuchaet 54 koncentricheskih obolochki giperboloid-paraboloid s fokusnym rasstoyaniem 1.6 m, ugol otrazheniya uvelichivaetsya s udaleniem ot osi, poetomu naibolee zhestkie rentgenovskie fotony ~10 keV fokusiruyutsya vnutrennimi obolochkami, a naibolee myagkie ~0.5 keV - vneshnimi obolochkami (diametrom 30 sm).

Okolo 100 tys. skoplenii galaktik obeshaet obnaruzhit' na raznyh z v rentgenovskih luchah rossiiskii sputnik Spektr-Rentgen-Gamma (SRG), izgotavlivaemyi v NPO im. S.A. Lavochkina i planiruemyi k zapusku v 2017 g. Na etom sputnike dolzhny byt' ustanovleny sem' germanskih teleskopov eROSITA s optikoi kosogo padeniya (ris. 15), prednaznachennyh dlya provedeniya sverhglubokih obzorov vsego neba v rentgenovskih luchah. Imeya ogromnuyu statistiku ob'ektov, kosmologi smogut sledit' za tempom obrazovaniya massivnyh skoplenii galaktik na raznyh z. Etot temp sil'no zavisit ot kosmologicheskoi modeli Vselennoi, poetomu podobnye nablyudeniya pozvolyat s ochen' vysokoi tochnost'yu opredelit', s kakim tempom rozhdayutsya vo Vselennoi samye massivnye ob'ekty, proverit' prinyatuyu kosmologicheskuyu model' i utochnit' ee osnovnye parametry. Nado skazat', chto uzhe osushestvlennaya popytka opredelit' kosmologicheskie parametry po dannym nablyudenii skoplenii galaktik so sputnika Planck privela k znacheniyam, zametno (do dvuh standartnyh otklonenii) otlichayushimsya ot parametrov Vselennoi, opredelennyh po nablyudeniyu amplitudy akusticheskih pikov v spektre moshnosti uglovyh fluktuacii reliktovogo izlucheniya. Otmetim, chto kak dannye o skopleniyah, tak i dannye ob amplitudah pikov oscillyacii prihodyat s odnogo i togo zhe sputnika. Astrofiziki detal'no issleduyut prichiny etih raznoglasii, kotorye, vozmozhno, svyazany so sravnitel'no nizkoi tochnost'yu opredeleniya massy kazhdogo iz skoplenii galaktik ili konechnoi massoi neitrino, sostavlyayushei v celom zametnuyu dolyu v plotnosti materii vo Vselennoi v epohu rekombinacii vodoroda.

V zaklyuchenie etogo razdela sleduet skazat', chto sam YaB otnosilsya k opisannym effektam yavno neodnoznachno: byl ubezhden, chto odni effekty vpolne nablyudaemy, drugie rassmatrival, skoree, kak teoreticheskie izyskaniya, kotorye nikogda ne budut eksperimental'no podtverzhdeny, i soglashalsya publikovat' ih opisanie, lish' uchityvaya ih krasivoe fizicheskoe soderzhanie. Udivitel'no, no spustya 40 let posle predskazaniya, vse eti effekty ne prosto zaregistrirovany - oni kardinal'no izmenili soderzhanie sovremennoi nablyudatel'noi kosmologii, dlya ih izucheniya po vsemu miru stroyatsya gigantskie teleskopy, zapuskayutsya samye sovremennye sputniki s ohlazhdaemymi do gelievyh temperatur detektorami, ih obschityvayut samye moshnye na Zemle superkomp'yutery. Ochen' zhal', chto YaB ne dozhil do etih dnei i ne smog uvidet' triumf predskazannyh im teorii, revolyucionnyh izmenenii, proizoshedshih i proishodyashih v nastoyashee vremya v nablyudatel'noi kosmologii. Etot progress stal vozmozhen lish' blagodarya burnomu razvitiyu tehnologii sozdaniya sovremennyh kriogennyh detektorov submillimetrovogo izlucheniya v rezul'tate mnogoletnih usilii soten astronomov, fizikov, inzhenerov i tehnikov.

EShE ODIN "EFFEKT" – NAUChNAYa ShKOLA ZEL'DOVIChA V ASTROFIZIKE I KOSMOLOGII

Kogda govorish' o sotrudnichestve s YaB, nevol'no vspominaesh' pleyadu zamechatel'nyh fizikov, vybravshih astrofiziku i kosmologiyu v kachestve polya svoei deyatel'nosti posle zaversheniya raboty nad yadernym oruzhiem i radiolokatorami i vozvrasheniya v fundamental'nuyu nauku. V golovu srazu prihodyat imena nobelevskih laureatov G. Bete (termoyadernye istochniki energii zvezd), V.L. Ginzburga (kosmicheskie luchi), M. Raila (aperturnyi sintez v radioastronomii i kosmologiya), A.D. Saharova (kosmologiya), V. Faulera (obrazovanie himicheskih elementov), E. Fermi (uskorenie kosmicheskih luchei i kosmologiya), E. H'yuisha (radiopul'sary), S. Chandrasekara (stroenie i evolyuciya zvezd). Vazhno, chto Bete, Rail, Fauler, H'yuish, Chandrasekar poluchili nobelevskie premii za svoi dostizheniya v astrofizike.

YaB nachal podgotovku k perehodu v astrofiziku i kosmologiyu v samom nachale 1960-h godov. Kak pisali v svoih vospominaniyah V.S. Pinaev i Yu.N. Smirnov [18] i rasskazyvali M.A. Podurec i S.A. Holin, Zel'dovich organizoval v Sarove (togda Arzamas-16) seminar v svoei gruppe po izucheniyu teorii otnositel'nosti, i vse uchastniki poocheredno pereskazyvali paragrafy iz novogo togda izdaniya "Teorii polya" L.D. Landau i E.M. Lifshica. Po priezde v Moskvu on napisal neskol'ko obzorov, posvyashennyh sravneniyu modelei holodnoi i goryachei Vselennoi, teoreticheskie osnovy kotoroi byli zalozheny G.A. Gamovym. Odnoi iz celei bylo pokazat', chto holodnaya model' Vselennoi imeet svoi preimushestva. Imenno poetomu on iniciiroval raboty Yu.N. Smirnova i V.B. Yakubova po raschetam yadernyh reakcii v goryachei Vselennoi i A.G. Doroshkevicha i I.D. Novikova po analizu dannyh radionablyudenii, svidetel'stvovavshih v to vremya o trudnostyah goryachei modeli Vselennoi. Otkrytie reliktovogo izlucheniya A. Penziasom i R. Vil'sonom v 1965 g. polnost'yu izmenilo situaciyu: mnogochislennye uchastniki seminara v Astronomicheskom institute im. P.K. Shternberga pri MGU byli svidetelyami togo, kak YaB srazu zhe priznal torzhestvo goryachei modeli.

Novaya fizicheskaya kosmologiya byla molodoi naukoi, i rabotat' nad nei v svoyu gruppu YaB priglasil sovsem molodyh lyudei, nedavnih vypusknikov i diplomnikov MGU i MFTI. Imenno eti lyudi sostavili yadro shkoly YaB. Segodnya v mire est' ogromnyi interes k inflyacii (stadii ochen' bystrogo rasshireniya Vselennoi na samyh nachal'nyh etapah). YaB sam napisal neskol'ko zamechatel'nyh statei i obzorov na etu temu i proyavlyal iskrennii interes k rabotam nyne znamenitogo A.D. Linde i E.B. Glinera, rabotavshego nad sobstvennym variantom teorii inflyacii v to vremya uzhe bolee 10 let. Mnogo razgovarival s A.D. Saharovym na temu holodnoi Vselennoi i prirody kvantovyh fluktuacii kak istochnika pervichnyh vozmushenii plotnosti vo Vselennoi. V izvestnoi stat'e A.D. Saharova 1965 g. [19] pochti polovina abzacev vo vvedenii nachinaetsya slovami "kak mne skazal Ya.B. Zel'dovich...". Avtor znamenitoi stat'i s G.V. Chibisovym o spektre pervichnyh vozmushenii plotnosti vo Vselennoi i ih zarozhdenii iz kvantovyh fluktuacii V.F. Muhanov (student MFTI v to vremya) chasto rasskazyvaet o vstrechah s YaB, glubokom obsuzhdenii rezul'tatov i ego vliyanii na okruzhayushih. Neobhodimo upomyanut' odnogo iz blizhaishih i naibolee talantlivyh uchenikov YaB akademika A.A. Starobinskogo, avtora ochen' vostrebovannoi segodnya konkretnoi modeli inflyacii i soavtora YaB po rabotam o rozhdenii chastic v sil'nyh gravitacionnyh polyah, o pervichnyh chernyh dyrah i o vozmozhnosti otbora energii u vrashayushihsya chernyh dyr maloi massy.

Drugim vazhnym napravleniem raboty v kosmologii v poslednie 10 let zhizni YaB bylo postroenie priblizhennoi teorii "kosmicheskoi pautiny". Zdes' on tesno rabotal s S.F. Shandarinym. Oni mnogo vzaimodeistvovali s zamechatel'nym matematikom V.I. Arnol'dom i znamenitymi estonskimi astrofizikami Ya.E. Einasto i E. Saarom. Lish' odin chelovek v Moskve v gruppe YaB rabotal s nim ranee v Sarove. Eto byl A.G. Doroshkevich. V gruppe on vydelyalsya glubinoi ponimaniya fiziki i tem, chto rano osoznal vazhnost' vychislitel'nyh metodov i proyavil bol'shie sposobnosti i interes k vychisleniyam i modelirovaniyu. Otmetim, chto v 1960–1970-e gody YaB pisal ne tol'ko novye original'nye stat'i. On i ego soavtory opublikovali mnogo obzorov v "Uspehah fizicheskih nauk" i drugih vedushih obzornyh zhurnalah. Chast' obzorov i zamechatel'nye knigi po relyativistskoi astrofizike i kosmologii byli napisany v soavtorstve s izvestnym specialistom v oblasti obshei teorii otnositel'nosti (OTO), nyne chlenom-korrespondentom RAN I.D. Novikovym. S.I. Blinnikov, N.I. Shakura i M.I. Sazhin zapisali i opublikovali lekcii YaB po stroeniyu i evolyucii zvezd i kosmologii rannei Vselennoi, kotorye on chital na fizfake MGU. V oblasti OTO on mnogo rabotal i s L.P. Grishukom.

Udivitel'no, no v te zhe gody YaB aktivno issledoval zaklyuchitel'nye stadii evolyucii zvezd i ih kollapsa - prevrasheniya ih yader v chernye dyry i neitronnye zvezdy. V etoi oblasti on tesno vzaimodeistvoval s gruppoi nyne chlena-korrespondenta RAN V.S. Imshennika i D.K. Nadezhina i rabotal s molodymi togda aspirantami G.S. Bisnovatym-Koganom i V.M. Chechetkinym. S O.H. Guseinovym on pervym postavil vopros o neobhodimosti i vozmozhnosti poiska chernyh dyr v tesnyh dvoinyh zvezdnyh sistemah. YaB interesoval vopros o generacii magnitnogo polya vo Vselennoi i v astrofizicheskih ob'ektah. Shiroko izvestny ego stat'i, obzory i knigi, napisannye v soavtorstve s A.A. Ruzmaikinym, D.D. Sokolovym i S.I. Vainshteinom. Ego ochen' privlekala oblast' nauki, kotoraya seichas v mire nazyvaetsya "fizika astrochastic" (astropartical physics). Pervye vazhneishie raboty na etu temu byli napisany im samim v soavtorstve s nyne akademikom S.S. Gershteinom i V.F. Shvarcmanom, odnim iz blizhaishih uchenikov YaB. Shiroko izvestny ego stat'i i obzory, podgotovlennye sovmestno s A.D. Dolgovym i M.Yu. Hlopovym. Vyshe bylo mnogo skazano o vklade Ya.B. v nablyudatel'nuyu kosmologiyu. U nego byli stat'i v etoi oblasti v soavtorstve s aspirantami, a zatem molodymi sotrudnikami V.M. Dashevskim, A.F. Illarionovym, V.N. Lukashem. Vazhno otmetit', chto imenno v ego gruppe M.M. Basko i A.G. Polnarevym byli vypolneny pervye raschety polyarizacii reliktovogo izlucheniya, voznikayushei vblizi poverhnosti poslednego rasseyaniya. YaB aktivno podderzhival pervyi sovetskii kosmologicheskii proekt Relikt-1, razrabatyvavshiisya pod rukovodstvom I.A. Strukova i D.P. Skulacheva.

Zamechatel'naya cherta YaB - on ne stesnyalsya uchit'sya. Zvonil specialistam, priglashal k sebe dlya razgovorov, pisal obzory po fizike elementarnyh chastic v rannei Vselennoi i ih vliyaniyu na ee evolyuciyu, privlekaya kak specialistov v oblasti astronomii (S.B. Pikel'ner), tak i v oblasti elementarnyh chastic (L.B. Okun'). Ego interesovala vozmozhnost' detektirovaniya gravitacionnyh voln (obzory s V.B. Braginskim). On priglasil sovsem eshe molodogo R.Z. Sagdeeva prochitat' v ego gruppe kratkii kurs lekcii po besstolknovitel'nym udarnym volnam primenitel'no k kosmicheskoi plazme, sam v hode lekcii zadaval mnozhestvo voprosov i vremya ot vremeni delal prostrannye kommentarii, izvinyayas' pered dokladchikom. Ego uchenikam bylo udivitel'no videt', kak uchitsya i vpityvaet novye idei avtor shiroko izvestnoi knigi po teorii udarnyh voln, napisannoi s Yu.P. Raizerom. YaB podderzhival interes u svoih uchenikov k vzaimodeistviyu so specialistami v uzkih oblastyah nauki. Tak, on napravlyal odnogo iz avtorov stat'i (eshe sovsem molodogo) pouchit'sya u specialistov po elektron-atomnym stolknoveniyam L.A. Vainshteina i I.L. Beigmana (FIAN), u eksperta v oblasti ul'trafioletovoi astronomii V.G. Kurta (GAISh pri MGU), u blestyashih teoretikov D.A. Varshalovicha i Yu.N. Gnedina (FTI im. A.F. Ioffe), u krupnogo specialista v oblasti modelirovaniya metodom Monte-Karlo I.M. Sobolya i specialistov v oblasti nelineinyh raschetov V.Ya. Gol'dina i B.N. Chetverushkina (IPM im. M.V. Keldysha). Ego ochen' zainteresovali rezul'taty raschetov prilivnogo vzaimodeistviya galaktik i obrazovaniya galakticheskih spiral'nyh vetvei, vypolnennye vydayushimisya specialistami v oblasti kosmicheskoi dinamiki akademikom T.M. Eneevym i N.N. Kozlovym sovmestno s R.A. Syunyaevym. Ego radovali rasskazy o novostyah zamechatel'noi eksperimental'noi gruppy E.P. Mazeca (FTI im. A.F. Ioffe), vypolnivshei revolyucionnye nablyudeniya kosmicheskih gamma-vspleskov i magnitarov. Takuyu shkolu prohodil pochti kazhdyi iz ego blizhaishih uchenikov. YaB ochen' interesovala teoriya akkrecii na chernye dyry i neitronnye zvezdy, i zdes' luchshim sobesednikom dlya nego byl diplomnik, potom aspirant i sotrudnik N.I. Shakura.

V odnoi stat'e trudno perechislit' vseh ego nauchnyh "detei", "vnukov" i "pravnukov", kak by izvestny oni seichas ni byli. Zdes' upomyanuty lish' te, kto tesno s nim rabotal, pisal sovmestnye stat'i, obzory, monografii v oblasti kosmologii i relyativistskoi astrofiziki. Vliyanie YaB na razvitie astronomii i kosmologii v Moskve trudno pereocenit'. Gromadnuyu rol' v stanovlenii nauchnoi molodezhi igral seminar v GAISh pri MGU, kotoryi on vel vmeste s V.L. Ginzburgom i I.S. Shklovskim i na kotoryi paru desyatkov let kazhdyi chetverg sobiralis' ot odnoi do treh soten astronomov, fizikov i matematikov. Na nem vystupali i prihodili na naibolee interesnye doklady E.M. Lifshic, B.M. Pontekorvo, A.D. Saharov, I.M. Halatnikov. Zapomnilis' doklady (na russkom yazyke!) sovsem molodyh Mal'kol'ma Longeira iz Kembridzha (zatem direktora Kavendishskoi laboratorii i chlena Korolevskogo obshestva) i Kipa Torna (professora Kalteha, nyne chlena Nacional'noi akademii nauk SShA). Do sih por pered glazami stoit perepolnennyi zal i opozdavshie, zanimayushie prohody i vyglyadyvayushie iz proemov dverei.

V etoi nebol'shoi stat'e rasskazano lish' o neskol'kih kosmologicheskih effektah, nosyashih imya Zel'dovicha. V deistvitel'nosti chislo poluchennyh im blestyashih rezul'tatov, novyh effektov i otkrytii vo mnogih oblastyah fiziki, himii i relyativistskoi astrofiziki stol' veliko, chto dazhe perechislit' ih neprosto. Priblizhennoe predstavlenie o rezul'tativnosti YaB, masshtabe ego vklada v nauku mozhno poluchit', oznakomivshis' s ego izbrannymi trudami [20 – 21] (v 2014 g. oni byli pereizdany). Pochti nichego my ne skazali i o chisto chelovecheskih kachestvah YaB, masshtabe ego lichnosti, sposobnosti zazhech' v uchenikah iskrennii interes k issledovaniyam, v kakoi by oblasti nauki oni ni rabotali. Predstavlenie ob etoi storone YaB mozhno poluchit' neposredstvenno iz vospominanii o nem lyudei, blizko ego znavshih – ego kolleg, rodnyh, druzei, uchenikov [18].

R.A. SYuNYaEV
akademik,
Institut kosmicheskih issledovanii RAN
sunyaev@iki.rssi.ru

S.A. GREBENEV,
doktor fiziko-matematicheskih nauk,
Institut kosmicheskih issledovanii RAN,
grebenev@iki.rssi.ru

LITERATURA

1. Zel'dovich Ya.B. Raspad odnorodnogo veshestva na chasti pod deistviem tyagoteniya // Astrofizika. 1970. T. 6. 2. S. 319-335.
2. Zel'dovich Ya.B. Gravitational instability: An approximate theory for large density perturbations // Astron. Astrophys. 1970. V. 5. P. 84-89.
3. Sunyaev R.A., Zeldovich Ya.B. Formation of clusters of galaxies: protocluster fragmentation and intergalactic gas heating // Astron. Astrophys. 1972. V. 20. P. 189-200.
4. Zeldovich Ya. B., Sunyaev R. A. The interaction of matter and radiation in a hot-model Universe // Astrophys. Space Sci. 1969. V. 4. 2. P. 285-300.
5. Zel'dovich Ya.B., Kurt V.G., Syunyaev R.A. Rekombinaciya vodoroda v goryachei modeli Vselennoi // ZhETF. 1968. T. 55. S. 278-286.
6. Sunyaev R.A., Chluba J. Signals from the epoch of cosmological recombination // Astron. Nachr. 2009. V. 330. 7. P. 657-674.
7. Chluba J., Sunyaev R.A. Is there a need and another way to measure the cosmic microwave background temperature more accurately? // Astron. Astrophys. 2008. V. 478. P. L27-L30.
8. Zeldovich Ya.B., Sunyaev R.A. The interaction of matter and radiation in a hot-model Universe. II. // Astrophys. Space Sci. 1970. V. 7. P. 20-29.
9. Sunyaev R.A., Zeldovich Ya.B. Microwave background radiation as a probe of the contemporary structure and history of the Universe // Annual Rev. Astron. Astrophys. 1980. V. 18. P. 537-560.
10. Sunyaev R.A., Zeldovich Ya.B. Small-scale fluctuations of relict radiation // Astrophys. Space Sci. 1970. V. 7. P. 3-19.
11. Adam R., Ade P. A. R., Aghanim N., et al. Planck 2015 results. I. Overview of products and scientific results // Astron. Astrophys. 2015. in press (arXiv:1502.01582).
12. Hinshaw G., Larson D., Komatsu E., et al. Nine-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) observations: cosmological parameter results // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2013. V. 208. Id. 19.
13. Harrison E.R. Fluctuations at the Threshold of Classical Cosmology // Phys. Rev. D 1970. V. 1. P. 2726-2730.
14. Muhanov V.F., Chibisov G.V. Kvantovye fluktuacii i "nesingulyarnaya Vselennaya" // Pis'ma v ZhETF. 1981. T. 33. S. 549-553.
15. Zel'dovich Ya.B. Nablyudeniya vo Vselennoi, odnorodnoi v srednem // Astronomicheskii zhurnal. 1964. T. 41. C. 19-24.
16. Sunyaev R.A., Zeldovich Ya.B. The observations of relict radiation as a test of the nature of X-ray radiation from the clusters of galaxies // Comments on Astrophys. Space Phys. 1972. V. 4. P.173-178.
17. Sunyaev R.A., Zeldovich Ia.B. The velocity of clusters of galaxies relative to the microwave background - the possibility of its measurement // Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 1980. V. 190. P. 413-420.
18. Yakov Borisovich Zel'dovich (vospominaniya, pis'ma, dokumenty).Izd. 2-e dop. / Pod red. Gershteina S.S. i Syunyaeva R.A.. M.: Fizmatlit, 2008.
19. Saharov A.D. Nachal'naya stadiya rasshireniya Vselennoi i vozniknovenie neodnorodnosti raspredeleniya veshestva // ZhETF. 1965. T. 49. Vyp. 1(7). S. 345-357.
20. Sunyaev R.A., Zeldovich Ya.B. The observations of relict radiation as a test of the nature of X-ray radiation from the clusters of galaxies // Comments on Astrophys. Space Phys. 1972. V. 4. P.173-178.
21. Sunyaev R.A., Zeldovich Ia.B. The velocity of clusters of galaxies relative to the microwave background - the possibility of its measurement // Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 1980. V. 190. P. 413-420.
22. Yakov Borisovich Zel'dovich (vospominaniya, pis'ma, dokumenty).Izd. 2-e dop. / Pod red. Gershteina S.S. i Syunyaeva R.A.. M.: Fizmatlit, 2008.
23. Saharov A.D. Nachal'naya stadiya rasshireniya Vselennoi i vozniknovenie neodnorodnosti raspredeleniya veshestva // ZhETF. 1965. T. 49. Vyp. 1(7). S. 345-357.
24. Zel'dovich Ya.B. Izbrannye trudy. Himicheskaya fizika i gidrodinamika. M.: Nauka, 1984.
25. Zel'dovich Ya.B. Izbrannye trudy. Chasticy, yadra, Vselennaya. M.: Nauka, 1985.

Publikacii s klyuchevymi slovami: personalii - Zel'dovich - Kosmologiya Publikacii so slovami: personalii - Zel'dovich - Kosmologiya
Sm. takzhe: «Kak bezzakonnaya kometa…» Ushel iz zhizni Shiv'ev Valerii Ivanovich, pedagog, mnogoletnii avtor Astroneta Razlozhenie dalekogo sveta Ushel iz zhizni Boris Grigor'evich Pshenichner Risunki I.S. Shklovskogo Formirovanie galaktik v magnitnoi Vselennoi Skonchalsya Edvard Vladimirovich Kononovich Vse publikacii na tu zhe temu >>