Об искажении спектра реликтового излучения при рассеянии на кротовых норах

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2016. № 5

Отметим, что КЗС имеет универсальную природу, т. е. эффект возникает

при рассеянии РИ на любом типе материи (не только на горячем электронном

газе). В этом отношении достаточно трудно отделить вклад кротовых нор от

вклада электронного газа в кластерах и группах галактик. В связи с этим пред-

положим, что КЗС также следует искать и в тех областях, где барионная мате-

рия отсутствует. Такие области (воиды) занимают большую часть наблюдаемой

Вселенной. Можно ожидать, что плотность кротовых нор в них наиболее высо-

ка и главный вклад будут давать именно кротовые норы. Действительно, если

принять фрактальность топологической структуры Вселенной, а газ кротовых

нор — естественной реализацией указанной фрактальности (а также основным

кандидатом на роль темной материи), то в воидах кротовые норы выталкивают

(или замещают) барионы. Это позволяет дать принципиальное объяснение, по-

чему в воидах практически нет барионов ни в виде галактик, ни в форме межга-

лактического газа. Остается также и возможность изучения особенностей рас-

сеяния РИ на одиночных космологических кротовых норах.

Устойчивые космологические кротовые норы имеют сечения в форме

тора [12]. Сферически симметричные кротовые норы для устойчивости требуют

экзотические формы материи, следовательно, не могут реализоваться в приро-

де. Такие норы должны были сколлапсировать в раннюю эпоху, а в настоящее

время по своим проявлениям они не отличаются от первичных черных дыр.

Тем не менее в настоящей работе ограничимся простейшей сферически сим-

метричной кротовой норой, которую следует рассматривать как тор, усреднен-

ный по всем возможным ориентациям. После усреднения некоторые детальные

особенности исчезнут, но основной эффект КЗС остается.

Сечение рассеяния на кротовой норе и эффект КЗС.

Вопрос рассеяния

сигналов на сферических кротовых норах уже неоднократно был изучен в лите-

ратуре [13–17]. Следует отметить два основных эффекта: 1) генерация специфи-

ческой интерференционной картины (после рассеяния плоской волны на одной

кротовой норе) [15]; 2) генерация диффузионного гало вокруг любого дискрет-

ного источника [16, 17]. К сожалению, оба эффекта не достаточно хороши для

использования их в наблюдениях (первый дает слабый сигнал, а второй может

иметь различные интерпретации).

Рассмотрим случай статического газа кротовых нор, т. е. при отсутствии пеку-

лярных движений. Предположим, что газ кротовых нор вовлечен в общее космо-

логическое расширение. Сферическую кротовую нору можно рассматривать как

пару сопряженных сферических зеркал: когда реликтовый фотон падает на одно

зеркало, после отражения он испускается от второго (сопряженного) зеркала. Се-

чение такого процесса было описано в работе [15]. Пусть падающая плоская волна

(набор фотонов) попадает на горловину. Тогда рассеянный сигнал имеет две со-

ставляющие. Первая составляющая представляет собой стандартную дифракцию

(соответствует поглощению реликтовых фотонов на горловине) и формирует уз-

кий пучок вдоль направления распространения. Это так называемое рассеяние

вперед, которое описывают сечением (сечением захвата РИ):