Коротко — причинно‑следственная связь: обнаружение реликтового микроволнового фонового излучения (РМФ) показало, что ранняя Вселенная была горячей и плотной, что сделало возможным прямое тестирование предсказаний теории большого взрыва и линейной теории возмущений через измерения спектра и анизотропий РМФ. Это превратило космологию из качественной в точную наблюдаемую науку: теории стали давать числовые предсказания, а эксперименты (COBE → WMAP → Planck и др.) их проверяли.
Что подтвердилось (основные предсказания)
- Чёрнотельный спектр: РМФ совпадает с планковским спектром, измерение FIRAS на COBE дало $T_0\approx 2.725\mathrm{K}$ и отсутствие значительных искажений планковского спектра, то есть функция интенсивности $B_{\nu }(T)$ описывается Планком.
Формула: $$B_{\nu }(T)=\frac{2h{\nu }^3}{c^2}\frac{1}{e^{h\nu /(kT)}-1}.$$ - Наличие малых первичных анизотропий: $\Delta T/T\sim 10^{-5}$, обнаруженные COBE и детализированные WMAP/Planck; статистика задаётся спектром угловых флуктуаций $C_{\ell }$, где $⟨a_{\ell m}{a}_{{\ell }^{\prime }{m}^{\prime }}^{\ast }⟩=C_{\ell }{\delta }_{\ell {\ell }^{\prime }}{\delta }_{m{m}^{\prime }}$.
- Акустические пики: предсказанные фотонно‑барионные звуковые колебания в плазме привели к хорошо выраженным пикам в спектре $C_{\ell }$; позиция первого пика дала измерение углового размера звукового горизонта ${\theta }_s=r_s/D_A$ и подтверждение близкой к нулю кривизны (плоскостности) Вселенной (${\Omega }_{\mathrm{tot}}\approx 1$).
- Параметризация и точные оценки космологических параметров: относительные высоты и положения пиков дали плотность барионов ${\Omega }_b{h}^2$, плотность холодной тёмной материи ${\Omega }_c{h}^2$, индекс спектра начальных флуктуаций $n_s$ (т.е. почти масштабно‑инвариантный спектр, $P(k)\propto k^{n_s}$), оптическую глубину переэлектризации и др.
- Поляризация Е‑режима и её связь с плотностными возмущениями, предсказанная теорией и обнаруженная наблюдениями.
Новые вопросы и проблемы, появившиеся после открытия и последующих точных измерений
- Происхождение первичных возмущений: наблюдения поддерживают сценарий космической инфляции (приближённо гауссовские, адибатические флуктуации, $n_s<1$), но конкретная микрофизика инфляции (форма потенциала, поле эфирной энергии) остаётся неизвестной; поиск тензорных мод (B‑режимов) сводится к ограничению параметра тензор‑к‑скаляру $r$.
- Тёмная материя и тёмная энергия: РМФ задаёт плотности компонент, но природа тёмной материи и тёмной энергии (лямбда или что‑то иное) не объясняется наблюдениями РМФ сама по себе.
- Граничные и аномальные сигналы: низко‑ℓ аномалии (низкий квадруполь, выравнивания, гемиcферная асимметрия), остаются предметом дискуссии — систематика или новая физика?
- Малые масштабы и нелинейность: мелкомасштабные различия между предсказаниями ΛCDM и наблюдаемыми свойствами галактик/подгалактикальных структур (если они реальные) требуют дополнительного понимания либо в физике тёмной материи, либо в процессах формирования галактик.
- Ранняя история и переэлектризация: точная хронология и источники переэлектризации (звезды, квазары, тёмная материя) уточняются, остаются погрешности.
- Свойства нейтрино и доп. релятивистские степени свободы: РМФ даёт ограничения на эффективное число рел. видов $N_{\mathrm{eff}}$ и сумму масс нейтрино $\sum m_{\nu }$, но полные ответы требуют синтеза с ЛСС и лабораторными данными.
- Изотропия и глобальная топология Вселенной: строгие ограничения, но возможность нетривиальной топологии остаётся открытой в рамках малых эффектов.
- Нелинейные и негауссовые сигнатуры: строгие ограничения на параметр негауссовости $f_{\mathrm{NL}}$ близки к нулю, но обнаружение немалой негауссовости изменило бы модель начальных условий.
Ключевое итоговое следствие: открытие РМФ создало экспериментальную базу, которая позволила перевести космологию в модель, предсказывающую конкретные числовые величины и тестируемую высокоточным наблюдениями; одновременно точные данные выдвинули новые фундаментальные вопросы о физике ранней Вселенной, тёмной материи и тёмной энергии, которые остаются активными темами исследования.