HEA – 2007 (ИКИ, Москва) Наблюдательные проявления первичных молекул в эпоху DARK AGES Дубрович В.К. (СПбФ САО РАН)

Эпоха Большого Взрыва Инфляция и фазовые переходы Формирование разнообразных форм материи Формирование первичных флуктуаций: P(k) ~ k n, σ eq (M) ~ M -(n+3)/6

Список молекул H 2, H 2 +, HD, HD +, H 2 D + 4 HeH +, 3 HeH +, He 2 +, 3 He 4 He + LiH, HF (C,N,O)H, (C,N,O)H +, H 2 O

Процессы в которых участвуют первичные молекулы Формирование спектрально-пространственных флуктуаций температуры СМВ (Spectral-Spatial Fluctuation – SSF) Формирование изотропных спектральных искажений СМВ в случае дополнительного выделения энергии на ранних стадиях (распад нестабильных частиц) Охлаждение первичных объектов на нелинейной стадии эволюции первичных флуктуаций плотности

Механизмы формирования флуктуаций температуры СМВ Доплеровское искажение температуры Люминесценция при неравновесности спектра СМВ Доплер + Люминесценция Собственное тепловое излучение или поглощение при наличии разности температур вещества и излучения

Доплеровский механизм формирования SSF

Люминесценция

Доплер + Люминесценция

Усиление SSF – Доплер+Люминесценция

Эффект усиления для некоторых молекул как функция красного смещения

Охлаждение первичных объектов Основные молекулы – Н 2, HD Возможно – НеН +, …

Параметры протообъектов (мелкомасштабная структура)

Микромасштабная структура Возможное наличие сверхтяжелых частиц темной материи приводит к формированию неоднородностей плотности на масштабах порядка масс планет и меньше Пространственное распределение этих флуктуаций похоже на крупномасштабное (фрактальность?) Эти масштабы уже сравнимы с длиной свободного пробега атомов в силу чего возможна резкая сепарация первичных химических элементов по радиусу и значительное увеличение локального обилия более тяжелых компонент.

Роль первичных магнитных полей Охлаждение первичных объектов идет в основном за счет излучения в линиях Н 2 Образование Н 2 идет по реакциям: Н + е = H - H - + H = H 2 + e Магнитное поле тормозит движение электронов. При наличии неоднородного поля пекулярных скоростей это приводит к неоднородности концентрации электронов и в конечном итоге к неоднородности распределения конденсированных объектов.

Молекулы и ударные волны

Методы поиска SSF Разностно-трехточечный метод – сравнивают спектры в трех близких пространственных точках Разностный двумерный метод - сравнения двумерных карт неба на близких частотных каналах Поиск спектра мощности пространственных частот по одномерным сканам (аналог метода в программе «Холод - Космологический Ген»)

Наблюдения на IRAM

Трехточечный спектральный анализ

Соотношение размер – интервал частот Δ ν/ν 4.1·10 -3 M 12 1/3 (0.04/Ω b ) 1/3

Разностный двумерный метод

РАТАН-600

Результат обработки двух каналов

Распределение эффекта по частоте

Заключение Изучение первичных молекул даст уникальную информацию о физических параметрах и тонких деталях процесса первичного нуклеосинтеза. Изотропные спектральные искажения формируемые молекулами выявляют роль глобальных источников сверхравновесного энерговыделения в ранней вселенной (нестабильная скрытая материя, ее физические параметры). Первичные молекулы тестируют четырехмерную (с учетом большого интервала красных смещений – времени) картину дозвездной эволюции Вселенной на масштабах от скоплений галактик до масс планет (в частности, косвенно тестируется наличие сверхтяжелых частиц темной материи). Детальный анализ параметров охлаждения первичных флуктуаций плотности позволит уточнить картину эволюции объектов на нелинейной стадии.