3.2 «Избыток» космического радиофона: как поднять базовый уровень без скрытых точечных источников

Главная ／ Глава 3: макроскопическая Вселенная

Термины. Мы трактуем «избыточный диффузный радиофон» как тензорный локальный шум (TBN), возникающий при том, что обобщённые неустойчивые частицы (GUP) распадаются или аннигилируют и передают энергию среде. Средний уровень статистической тензорной гравитации (STG) задаёт «рельеф», с которым шум слабо ковариирует. Также встречается космическое микроволновое фоновое излучение (CMB). Далее используем только русские названия без сокращений.

I. Явление и трудности

• Лишний «порог» яркости.
  Даже после вычитания разрешимых источников остаётся систематически повышенная диффузная яркость по всему небу, будто под картой лежит дополнительный широкий слой.
• Гладкость и ширина полос.
  Фон углово гладкий, почти без мелкой зернистости; спектр широкополосный и без узких линий, не похож на хор однотипных «двигателей».
• Почему гипотеза «ещё больше слабых точек» не работает.
  Требуемое распределение «число–поток» привнесло бы лишнюю мощность на малых масштабах и конфликтовало бы с наблюдениями и глубокими счётами.
• Дополнительные признаки.
  Высокая изотропия с небольшим подъёмом в самых активных областях; низкая суммарная поляризация; долговременная стабильность уровня.

Вывод: это поведение настоящего диффузного основания, а не суммы «невидимых лампочек».

II. Физическая интерпретация

1. Базовая картина: «приход и уход» обобщённых неустойчивых частиц.
   В море энергии такие частицы извлекаются, кратко живут, затем распадаются или аннигилируют. Каждый акт возвращает в среду слабый, широкополосный, малокогерентный пакет; поодиночке он мал, но их очень много.
2. Тензорный локальный шум: статистическая сумма даёт «порог».
   Мириады независимых пакетов складываются в пространстве и времени и формируют диффузный, широкополосный, малокогерентный фон — тензорный локальный шум. Он естественно даёт:
   • подъём уровня без плотных ярких узлов;
   • гладкий, безлинейный спектр;
   • сильную изотропию как результат усреднения рождения–смерти;
   • слабую ковариацию с рельефом статистической тензорной гравитации.
3. Почему радиодиапазон самый чувствительный.
   Радиоинтерферометры лучше всего интегрируют широкополосную малокогерентную мощность, суммируя многочисленные слабые дальние пакеты в измеримый фон. На более высоких частотах пыль и рассеяние его сильнее маскируют.
4. Слабая, но реальная ковариация с рельефом статистической тензорной гравитации.
   Активность обобщённых неустойчивых частиц растёт при слияниях, джетах, сильном сдвиге. Поэтому средняя амплитуда тензорного локального шума слегка «волнуется» вместе с гравитационным рельефом и при усреднении остаётся гладкой.
5. Энергетический и «изобразительный» балансы сходятся.
   Избыток яркости питается непрерывной инжекцией при распадах и аннигиляции обобщённых неустойчивых частиц. Внешне это приподнятый, гладкий, широкополосный, изотропный фон — тензорный локальный шум.
6. Что ожидать по спектру, поляризации и временам.
   Спектр близок к гладкому степенному или мягко изогнут; узких линий нет. Поляризация низкая, слегка растёт там, где сдвиг выравнивает поля. По времени фон стабилен; после крупных слияний или вспышек джета возможен слабый запаздывающий подъём.

III. Проверяемые предсказания и скрещённые проверки

• P1 | Угловой спектр мощности.
  Предсказание: на малых масштабах мощности заметно меньше, чем у моделей неразрешённых точек; на больших — плавный «скат».
  Проверка: сравнить глубокие CℓC_\ellCℓ​ с экстраполяцией точек; более гладкие малые масштабы поддерживают тензорный локальный шум.
• P2 | Спектральная гладкость.
  Предсказание: усреднённые по небу спектры без узких линий, с мягкой кривизной; индексы мало меняются от области к области.
  Проверка: многодиапазонные аппроксимации должны предпочитать «гладко и постепенно», а не смесь узких механизмов.
• P3 | Слабая ковариация с рельефом статистической тензорной гравитации.
  Предсказание: небольшая положительная кросс-корреляция с картами линзирования ϕ/κ\phi/\kappaϕ/κ и с космическим сдвигом форм.
  Проверка: посчитать кросс-корреляции; слабый положительный коэффициент, усиливающийся в активных зонах, соответствует ожиданиям.
• P4 | Последовательность событий: сначала шум, затем тяга.
  Предсказание: вдоль осей слияний, фронтов ударных волн и вокруг джетов лёгкий подъём тензорного локального шума предшествует углублению статистической тензорной гравитации.
  Проверка: многоэпоховые наблюдения и сравнение с динамическими и линзовыми задержками.
• P5 | Низкая суммарная поляризация.
  Предсказание: по всему небу поляризация низкая, повышается лишь в геометрически «подсвеченных» полосах по краям.
  Проверка: широкопольная поляриметрия с триадой «низко — стабильно — края чуть выше».

IV. Сопоставление с традиционными трактовками

• Это не «море скрытых лампочек».
  Простая сумма неразрешённых точек чрезмерно «зазернила» бы карту и спорила бы с глубокими счётами и правдоподобной эволюцией.
• И не один «универсальный двигатель».
  Единичный механизм обычно оставляет линии или поляризационные «отпечатки»; здесь широкополосный, безлинейный и слабо поляризованный фон лучше объясняется суммой множества нерегулярных пакетов.
• Одна картина — много признаков.
  Один и тот же средовой статистический процесс объясняет подъём яркости, гладкий спектр, высокую изотропию, слабую зернистость и слабую ковариацию — экономичнее набора «заплат».

V. Моделирование и подгонка (практическое руководство)

1. Шаги.
   • Очистка форграунда: единообразно учесть галактический синхротрон, free–free, пыль и ионосферу.
   • Двухкомпонентная модель: изотропный «порог» + шаблон, слабо ковариирующий с рельефом статистической тензорной гравитации.
   • Спектральные приоры: гладкое степенное или мягко изогнутое; запрет доминирующих узких линий.
   • Малые масштабы: использовать угловой спектр, чтобы подавлять «точечную» зернистость и ограничивать неразрешённый хвост.
   • Кросс-проверки: совместные карты и эпохи с ϕ/κ\phi/\kappaϕ/κ, сдвигом форм и выборками слияний.
2. Быстрые индикаторы.
   • Гладче ли малые масштабы CℓC_\ellCℓ​, чем у экстраполяции точек?
   • Гладкие ли многодиапазонные спектры и меняются ли плавно?
   • Небольшая ли положительная кросс-корреляция сильнее в активных зонах?
   • Низка ли суммарная поляризация с подъёмом лишь по краям?

VI. Аналогия

Гул далёкого городского трафика. Слышен не один мотор, а низкое рычание множества машин: уровень шума растёт, не режет слух и остаётся стабильным. Диффузный «избыток» в радиодиапазоне ведёт себя так же.

VII. Итоги

• Физическая причина: избыток радиофона лучше всего понимать как приподнятый диффузный «порог» тензорного локального шума, питаемый долговременной статистической суммой слабых широкополосных пакетов из распадов и аннигиляций обобщённых неустойчивых частиц.
• Пространственная связь: тензорный локальный шум слабо ковариирует с рельефом статистической тензорной гравитации — немного выше в активных зонах, но в целом по небу гладок.
• Смена вопроса: не «сколько ещё невидимых точек», а «какой диффузный фон среда естественно наращивает при непрерывном рождении и убывании?».
• Единая картина: вместе с 3.1 и 2.1–2.5 замыкается та же петля: при жизни обобщённые неустойчивые частицы «тянут» море (статистическая тензорная гравитация), при распаде добавляют шум (тензорный локальный шум). Две стороны одного источника, слабая ковариация, проверяемое единство.