3.2 Надлишкове космічне радіотло: підвищення базового рівня без невидимих точкових джерел

Головна ／ Розділ 3: Макроскопічний Всесвіт

Термінологія
У цьому розділі «надлишкове дифузне радійне тло» означає енергію, що надходить у середовище, коли узагальнені нестабільні частинки (GUP) розпадаються або аннігілюють; ця енергія статистично накопичується і формує тензорний шум тла (TBN). Його просторовий малюнок слабо співзмінний із рельєфом статистичної тензорної гравітації (STG). Далі в тексті вживаються лише повні українські назви: узагальнені нестабільні частинки, тензорний шум тла та статистична тензорна гравітація.

I. Явище та проблема

1. «Додаткова підкладка» під усім небом
   Після послідовного вилучення всіх роздільних радіоджерел — галактик, квазарів, джетів, залишків наднових тощо — дифузна радіяскравість по всьому небу систематично завелика, ніби небесну мапу підперли ще однією сходинкою.
2. Гладке й широкосмугове
   Ця підкладка кутово дуже рівна, майже без дрібнозернистої структури. Спектр широкосмуговий і без вузьких ліній; це не «хор», керований єдиним механізмом.
3. Шлях «додамо більше слабких джерел» не спрацьовує
   • Якщо все списати на численні нероздільні точкові джерела, потрібний розподіл «кількість–яскравість» дав би сильніші флуктуації на малих масштабах, ніж спостерігається.
   • Необхідна загальна чисельність і еволюційна історія джерел погано узгоджуються з підрахунками надглибоких оглядів.
4. Додаткові спостережні риси
   • Висока ізотропія (помітно зростає лише в украй активних середовищах).
   • Низька чиста поляризація (немає спільної «постави випромінювання», фази взаємно гасяться).
   • Стабільність у часі (довготривала дифузна шумова підлога).

Підсумовуючи: сигнал поводиться як справді дифузне тло, а не як «сума безлічі невидимих ліхтариків».

II. Фізичне тлумачення

1. Базова картина: «прихід і відхід» узагальнених нестабільних частинок
   В «морі енергії» узагальнені нестабільні частинки час від часу збуджуються, недовго існують і розпадаються або аннігілюють. Кожна така подія повертає в середовище слабкий широкосмуговий хвильовий пакет із низькою когерентністю. Окремий пакет мізерний, але їхня кількість величезна.
2. Тензорний шум тла: складання малих пакетів у базову лінію
   Накопичення безлічі незалежних пакетів у просторі й часі природно формує дифузну, широкосмугову, малокогерентну основу — тензорний шум тла. Він відтворює ключові риси «надлишку» радіосигналу:
   • Яскравіше без засліплення: підсумовування підіймає базовий рівень без щільних скупчень яскравих точок.
   • Гладкий спектр: походить від нерегулярних пакетів, а не від сталої переходної лінії чи спільного ритму.
   • Сильна ізотропія: народження і згасання відбуваються майже всюди і усереднюються на космічних часових масштабах.
   • Слабка співзмінність зі структурою: це не спрямоване випромінювання певного класу джерел; є лише слабка кореляція з рельєфом статистичної тензорної гравітації (див. нижче).
3. Чому саме радіодіапазон найчутливіший
   Радіовікно сприяє складанню широкосмугових малокогерентних сигналів: телескопи додають безліч слабких далеких пакетів, і це прямо читається як підйом шумової підлоги. Крім того, на вищих частотах складання теж існує, однак поглинання й розсіяння на пилу та в середовищі його легше приховують; радіодіапазон «чистіший».
4. Слабка співзмінність зі статистичною тензорною гравітацією
   Загальна активність узагальнених нестабільних частинок залежить від оточення (злиття систем, ударні фронти, потужні джети, сильне зсувне поле). Тому середня амплітуда тензорного шуму тла трохи коливається разом із рельєфом статистичної тензорної гравітації: в активніших зонах трохи яскравіше, але на великих масштабах тло залишається рівним.
5. Узгодження енергетики з видимою картиною
   • Енергетичний аспект: надлишкова яскравість виникає через безперервне вприскування енергії під час розпаду чи аннігіляції узагальнених нестабільних частинок.
   • Образний аспект: зовні це проявляється як тензорний шум тла, що піднімає дифузне тло, зі гладким спектром і високою ізотропією.
     Отже: це дві сторони однієї медалі — джерело енергобалансу й спостережний вигляд.
6. Очікування щодо спектра, поляризації та змінності
   • Спектр: приблизно гладкий степеневий закон або м’яка кривина, без вузьких ліній; різниці між ділянками неба невеликі й змінюються повільно.
   • Поляризація: низька чиста поляризація через складання численних джерел; невелике зростання на околицях із сильним зсувом і більш узгодженими магнітними полями.
   • Змінність: стабільність упродовж років; після великих злиттів або епізодів джетів може з’явитися слабке відкладене підвищення (спочатку шум, далі плавна гравітаційна відповідь).

III. Перевірні передбачення та зіставлення (прив’язані до спостережень)

• P1 | Критерій кутового спектра потужності
  Передбачення: на малих кутах потужність істотно нижча, ніж у моделях «нероздільних точкових джерел»; на великих кутах нахил плавний і пологий.
  Перевірка: порівняти кутові спектри потужності глибоких полів з екстраполяціями для точкових джерел; пласкіший маломасштабний спектр на користь тензорного шуму тла.
• P2 | Критерій спектральної гладкості
  Передбачення: усереднений по небу спектр без вузьких ліній і з м’якою кривиною; індекси спектра різняться між регіонами незначно.
  Перевірка: спільне багаточастотне наближення, що підтверджує «гладке — повільно змінне» замість суми багатьох вузьких механізмів.
• P3 | Критерій слабкої співзмінності (з рельєфом статистичної тензорної гравітації)
  Передбачення: дифузна підкладка слабо й додатно корелює з картами гравітаційного лінзування φ/κ та космічним зсувом.
  Перевірка: кроскореляція з картами лінзування та зсуву; невеликі додатні коефіцієнти, що посилюються в активних середовищах, відповідають очікуванню.
• P4 | Послідовність подій: спершу шум, потім гравітація
  Передбачення: уздовж осей злиття, на передніх кромках ударних хвиль і поряд із потужними джетами спочатку трохи зростає дифузна підкладка (тензорний шум тла), а згодом рівномірно поглиблюється статистична тензорна гравітація.
  Перевірка: багатоепоховий моніторинг для порівняння змін дифузного радіосигналу з динамічними та лінзовими індикаторами з урахуванням часових затримок.
• P5 | Низька чиста поляризація
  Передбачення: чиста поляризація на всьому небі лишається низькою; зростає лише трохи в зонах геометричного підсилення.
  Перевірка: широкопольні карти поляризації мають показати тріаду «низько — стабільно — трохи вище на краях».

IV. Порівняння з традиційними поясненнями

• Це не «сховали більше дрібних лампочок»
  Якби домінували нероздільні точкові джерела, небо виглядало б зернистішим, ніж показують спостереження; підрахунки джерел і їхня еволюція теж не підтримують такої велетенської популяції.
• І не один «єдиний рушій»
  Окремі механізми часто залишають спектральні лінії чи поляризаційні відбитки. Натомість широкосмуговість без ліній і низька чиста поляризація краще узгоджуються з картиною «мільйони нерегулярних пакетів підсумовуються разом».
• Єдина узгоджена картина для багатьох рис
  Одна й та сама фізична траєкторія послідовно пояснює підвищення яскравості, гладкий спектр, високу ізотропію, слабку зернистість і слабку співзмінність. Підхід через середовище та статистику економніший і цілісніший, ніж латання кожної аномалії окремо.

V. Моделювання та підгонка (практичний путівник)

1. Кроки роботи:
   • Очищення переднього плану: однаково обробляти галактичний синхротрон, вільно–вільне випромінювання, пил і йоносферні ефекти.
   • Двокомпонентна просторова модель: «ізотропна підкладка + шаблон, що слабо співзмінний із рельєфом статистичної тензорної гравітації».
   • Спектральні обмеження: надавати перевагу гладкому степеневому закону або м’якій кривині; не дозволяти вузькосмуговим складникам домінувати.
   • Контроль малих масштабів: використовувати кутовий спектр потужності, щоб пригнічувати «зерно типу точкових джерел» і обмежувати «хвіст» нероздільних джерел.
   • Перехресна валідація: спільні карти та епохи з φ/κ-картами лінзування, космічним зсувом і вибірками злиттів для підтвердження дифузного підсилення.
2. Швидкі спостережні маркери:
   • Чи є маломасштабний кутовий спектр потужності пласкіший, ніж екстраполяції для точкових джерел?
   • Чи мають багаточастотні спектри гладкий і повільно змінний характер?
   • Чи є кроскореляція слабо додатною і сильнішою в активних середовищах?
   • Чи залишається чиста поляризація низькою і підвищується лише на краях?

VI. Близька аналогія

«Далекий гул міського руху»
Ви чуєте не один двигун, а низькочастотний гул безлічі далеких авто. Він підіймає шумову підлогу, не ріже слух і тримається стабільно. Дифузний радійний «надлишок» схожий на цей шар гулу.

VII. Висновки

• Фізична атрибуція: надлишок у космічному радіотлі найімовірніше походить від тензорного шуму тла — дифузної підкладки, піднятої довготривалим статистичним підсумовуванням безлічі слабких широкосмугових пакетів, що вивільняються під час розпаду чи аннігіляції узагальнених нестабільних частинок.
• Просторова залежність: сигнал слабо співзмінний із рельєфом статистичної тензорної гравітації: трохи вищий у активних зонах, але загалом рівний по всьому небу.
• Переформулювання питання: замість «скільки ще невидимих точкових джерел бракує?» — «яку дифузну підкладку середовище природно вибудовує за безперервних народжень і зникнень?».
• Єдина оповідь: це замикає коло з Розділом 3.1 (криві обертання) та Розділами 2.1–2.5: фаза існування узагальнених нестабільних частинок піднімає «рівень моря» — статистичну тензорну гравітацію; фаза розпаду засіває шум — тензорний шум тла. Спільне походження, слабка співзмінність і можливість емпіричної перевірки як уніфікованого пояснення.