С момента запуска в 2001 году зонд WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) чрезвычайно сильно продвинул наше понимание того, как устроена Вселенная и какая у нее история. Созданная с помощью его данных космологическая теория позволила объяснить большое количество ранее казавшихся странными астрономических наблюдений. Под руководством сотрудника Университета Джона Хопкинса Чарльза Беннетта, ученые, занятые в обработке результатов зонда, сумели с большой точностью определить возраст Вселенной, плотность материи в ней, равно как и плотность темной материи, момент, когда в мире зажглись первые звезды, а также вариации плотности материи и излучения на разных характерных расстояниях. Конкретные числа, характеризующие все эти физические свойства и явления до запуска аппарата либо были неизвестны, либо оценены очень грубо, и были уточнены в некоторых случаях в тысячи раз. Космология, таким образом, превратилась из абстрактного знания, оперирующего общими понятиями и не вдающегося в частности и тем более в числовые параметры, в полноценную науку, количественная часть которой развита не меньше, чем качественная. Теперь же, через два года после того, как зонд был списан, публикуются окончательные результаты всех девяти лет его наблюдений. До этого аналогичные результаты выпускались по мере сбора и обработки очередной порции данных, каждый раз улучшая предыдущие за счет добавления новых наблюдений. Теперь добавлять нечего, можно лишь ожидать новых результатов от других аппаратов.

«Это показалось нам сродни чуду, – говорит Беннетт. – Вселенная скрыла свою автобиографию в микроволновом излучении, которое мы видим в любой точке на небе. Расшифровывая эту информацию, мы проникаем в тайну событий во Вселенной. Мы были поражены тем, как все факты становятся на свое место, образуя четкую картину».

Картина детства Вселенной, созданная зондом WMAP, основывается на остатках сияния горячей, молодой Вселенной с тех времен, когда ей исполнилось всего лишь 375000 лет – незначительная часть времени по сравнения в современным возрастом нашего мира, составляющим 13.77 миллиардов лет. Структуры излучения, относящегося к этому времени, способны раскрыть не только ситуацию, имевшую место именно в тогда. Они также позволяют наложить ограничения на то, что происходило во Вселенной ранее и могло произойти позже. Теория Большого взрыва – в расширенном смысле, включая сам взрыв и последующее развитие Вселенной согласно общепринятым космологическим моделям – позиционирующая молодую Вселенную как очень горячую и плотную, и постепенно остывающую и расширяющуюся со временем, была надежно подтверждена.

Кроме подтверждения классической теории Большого взрыва, в копилку зонда можно записать окончательное утверждение инфляции, теории, описывающей самые первые моменты существования Вселенной, но уже после взрыва. В течение менее чем триллионной от триллионной доли секунды весь мир увеличился в размерах примерно в то же (точнее, обратное) число раз. Как ни удивительно, происходившее в это время, которое в обыденном смысле логичнее было бы посчитать моментом, заложило основу всего, что мы теперь видим в огромной, разросшейся Вселенной. Незначительные флуктуации в состоянии крохотной Вселенной затем превратились в огромные структуры – галактики и их скопления. Наблюдения зонда относились к упрощенной версии инфляции, рассматриваемой уже на больших характерных расстояниях, ведь только они и доступны для нашего изучения. Как оказалось, куда бы на небе мы ни взглянули, распределение флуктуаций в реликтовом излучении будет одинаковым, и на карте реликтового излучения всего неба мы увидим одинаковое количество горячих и холодных точек. Таким образом, если все эти вариации сгладить, представив усредненную картину фонового микроволнового излучения, мы получим совершенно одинаковую в каждой точке карту. Были, однако, определены и особенности, связанные с различиями. В частности, флуктуации плотности Вселенной на больших характерных расстояниях немного больше, чем при рассмотрении небольших частей звездного неба. Тем не менее, несмотря на все эти флуктуации в начальном состоянии плотной Вселенной, в конце она оказалась подчиняющейся законам Евклидовой геометрии.

Следующим достижение зонда стало уточнение распределение массы-энергии Вселенной между разными компонентами. Как оказалось, всего 4.6% приходится на долю обычной материи, тогда как 24% приходится на темную материю, которая ничуть не хуже притягивает предметы, но зато не излучает. Больше всего во Вселенной оказалось темной энергии – 71%, и все это богатство заставляет мир ускоренно расширяться. Несмотря на такую малую долю обычной материи, для нас она важнее других, и по данным зонда WMAP было определено, когда материя пошла в дело – момент, когда во Вселенной зажглись первые звезды. Этого момента пришлось ждать около 400 миллионов лет после Большого взрыва.

Уточнение этого времени – задача более новых машин, но и WMAP, запущенный 30 июня 2001 года, справился неплохо. Зонд был помещен во вторую точку Лагранжа системы Солнце-Земля, на линии, соединяющей нашу планету и светило с обратной (по отношению к Земле) от него стороны. Первые результаты были объявления в феврале 2003 года, их улучшение публиковалось в 2005, 2007, 2009 и 2011 годах. Наконец, последнее обновление завершает основную работу с данными аппарата.