Jaké je kosmické mikrovlnné pozadí?
po tisíce let lidská bytost uvažuje o vesmíru a snaží se určit jeho skutečný rozsah. A zatímco starověcí filozofové věřili, že svět se skládal z disku, zigguratu nebo krychle obklopené nebeskými oceány nebo nějakého éteru, vývoj moderní astronomie otevřel oči novým hranicím. Do 20. století vědci začali chápat, jak obrovský (a možná i nekonečný) vesmír skutečně je.,
a v průběhu pohledu dál do vesmíru a hlouběji zpět v čase objevili kosmologové některé opravdu úžasné věci. Například během šedesátých let si astronomové uvědomili mikrovlnné záření na pozadí, které bylo detekovatelné ve všech směrech. Existence tohoto záření, známého jako kosmické mikrovlnné pozadí (CMB), pomohla informovat naše chápání toho, jak vesmír začal.
popis:
CMB je v podstatě elektromagnetické záření, které zbylo z nejstarší kosmologické epochy, která prostupuje celým vesmírem., To je věřil, že tvořil asi 380 000 let po Velkém Třesku a obsahuje jemné náznaky, jak první hvězdy a galaxie vznikla. Zatímco toto záření je neviditelné pomocí optické dalekohledy, radioteleskopy jsou schopny detekovat slabý signál (nebo záře), která je nejsilnější v mikrovlnné oblasti rádiového spektra.
CMB je viditelné ve vzdálenosti 13,8 miliard světelných let ve všech směrech od Země, což vede vědce k určení, že toto je skutečný věk Vesmíru. Není to však údaj o skutečném rozsahu vesmíru., Vzhledem k tomu, že prostor je ve stavu expanze od raného vesmíru (a rozšiřuje se rychleji než rychlost světla), CMB je pouze nejvzdálenější zpět v čase, který jsme schopni vidět.
vztah k Velkému třesku:
CMB je ústředním bodem Teorie velkého třesku a moderních kosmologických modelů (jako je model Lambda-CDM). Jak říká teorie, kdy Vesmír se narodil 13.8 miliardy let, všechny věci se kondenzuje do jediného bodu o nekonečné hustotě a extrémní teplo. Vzhledem k extrémnímu teplu a hustotě hmoty byl stav vesmíru velmi nestabilní., Najednou se tento bod začal rozšiřovat a vesmír, jak ho známe, začal.
v této době byl prostor naplněn jednotnou záře bílých horkých plazmatických částic-které se skládaly z protonů, neutronů, elektronů a fotonů (světla). Mezi 380 000 a 150 miliony let po Velkém třesku fotony neustále interagovaly s volnými elektrony a nemohly cestovat na velké vzdálenosti. Proto je tato epocha hovorově označována jako“Temný věk“.,
Jak se Vesmír nadále rozšiřovat, to se ochladí k bodu, kde elektrony byli schopni spojit s protony tvoří atomy vodíku (aka. rekombinační období). Při absenci volných elektronů se fotony mohly volně pohybovat vesmírem a začaly se objevovat jako dnes (tj. průhledné a prostoupené světlem). Během zasahujících miliard let se vesmír nadále rozšiřoval a výrazně ochlazoval.,
Vzhledem k rozšíření prostor, na vlnových délkách fotonů rostla (stal se redshifted‘) zhruba 1 milimetr a jejich efektivní teplota klesla těsně nad absolutní nulou – 2.7 Kelvin (-270 °C; -454 °F). Tyto fotony zaplňují vesmír dnes a objevují se jako záře pozadí, která může být detekována v daleké infračervené a rádiové vlnové délce.
Historie Obor:
existence CMB byl první, se domníval, tím, že ukrajinsko-Americký fyzik George Gamow, spolu s jeho studenti Ralph Alpher a Robert Herman v roce 1948., Tato teorie byla založena na jejich studium důsledků nucleosynthesis lehkých prvků (vodík, helium a lithium) během velmi raného Vesmíru. V podstatě si uvědomili, že pro syntézu jader těchto prvků musí být časný vesmír extrémně horký.
dále se domnívali, že zbytkové záření z tohoto extrémně horkého období pronikne vesmírem a bude detekovatelné. Vzhledem k rozpínání Vesmíru se odhaduje, že toto záření by mít nízkou teplotu o 5 K (-268 °C; -450 °F) – jen pět stupňů nad absolutní nulou – což odpovídá mikrovlnná trouba vlnové délky. Až v roce 1964 byly zjištěny první důkazy pro CMB.,
byl To výsledek Američtí astronomové Arno Penzias a Robert Wilson pomocí Dicke radiometr, které mají v úmyslu použít pro radioastronomii a satelitní komunikace experimenty. Nicméně, při provádění jejich první měření, si všimli, přebytek 4.2 K anténu teploty, že jim nemůže odpovídat za to, a mohl jen být vysvětleno tím, že přítomnost radiace na pozadí. Za jejich objev dostali Penzias a Wilson Nobelovu cenu za fyziku v roce 1978.,
zpočátku byla detekce CMB zdrojem sporu mezi zastánci různých kosmologických teorií. Vzhledem k tomu, že zastánci Teorie Velkého Třesku tvrdí, že to byl „pozůstatek záření“, pozůstatek z doby Velkého Třesku, zastánci Ustáleném Stavu Teorie tvrdila, že to byl výsledek rozptýlené světlo hvězd ze vzdálených galaxií. V sedmdesátých letech se však objevil vědecký konsensus, který upřednostňoval interpretaci velkého třesku.
Během 1980, pozemní přístroje umístěny stále přísnější limity na teplotní rozdíly CMB. Jednalo se o Sovětský TANK-1 mise na palubě Prognoz 9 satelitu (který byl zahájen v červenci 1983) a NASA Cosmic Background Explorer (COBE) mise (kdo je zjištění byla publikována v roce 1992). Za svou práci získal tým COBE v roce 2006 Nobelovu cenu za fyziku.,
COBE také zjištěna CMB první akustické špičky, akustické kmity v plazmě, což odpovídá rozsáhlých změnách hustoty v raném vesmíru vytvořené gravitační nestability. V příštím desetiletí následovalo mnoho experimentů, které sestávaly z pozemních a balónových experimentů, jejichž účelem bylo poskytnout přesnější měření prvního akustického vrcholu.
druhý akustický vrchol byl předběžně detekován několika experimenty, ale nebyl definitivně detekován, dokud nebyla v roce 2001 nasazena sonda Wilkinsonovy mikrovlnné anizotropie (WMAP)., Mezi lety 2001 a 2010, kdy byla mise uzavřena, WMAP také zjistila třetí vrchol. Od roku 2010 monitoruje CMB více misí, aby poskytla lepší měření polarizace a malých změn hustoty.
patří mezi ně pozemních dalekohledů, jako je QUEST u DASI (QUaD) a Jižní Pól Dalekohled na Amudsen-Scott South Pole Station, a Atacama Cosmology Telescope a Q/U Imaging ExperimenT (TICHÝ) dalekohledu v Chile. Mezitím kosmická loď Planck Evropské kosmické agentury nadále měří CMB z vesmíru.,
Budoucnost CMB:
Podle různých kosmologických teorií Vesmír může v určitém okamžiku přestane rozšiřuje a začít couvání, které vyvrcholily v kolaps následoval další Velký Třesk – aka. teorie velké krize. V jiném scénáři, známém jako Big Rip, expanze vesmíru nakonec povede k tomu, že se veškerá hmota a časoprostor rozpadnou.
Pokud ani jeden z těchto scénářů jsou správné, a Vesmír nadále expandovat na zrychlujícím tempem, CMB bude i nadále redshifting do bodu, kdy to již není detekovatelný., V tomto bodě, bude překonán první starlight vytvořena ve Vesmíru, a pak tím, že záření pozadí pole produkované procesy, které se předpokládá, že se bude konat v budoucnosti Vesmíru.
o kosmickém mikrovlnném pozadí jsme dnes ve vesmíru napsali mnoho zajímavých článků. Zde je to, co je kosmické mikrovlnné záření pozadí?, Teorie velkého třesku: vývoj našeho vesmíru, co byla kosmická inflace?, Snaha porozumět Nejranějšímu vesmíru, mezník Objev: nové výsledky poskytují přímý důkaz o kosmické inflaci, a jak rychle se vesmír rozšiřuje? Hubble a Gaia se spojí, aby provedli dosud nejpřesnější měření.
Další informace naleznete na stránce mise WMAP NASA a na stránce mise Planck ESA.
astronomie Cast má také informace o tématu. Poslechněte si zde: Epizoda 5-The Big Bang and Cosmic Microwave Background