Mikä on kosminen Mikroaaltotausta?
tuhansia vuosia, ihminen on pohtinut Maailmankaikkeuden ja yrittää selvittää sen todellista laajuutta. Ja toteaa, että antiikin filosofit uskoivat, että maailma koostui levyn, ziggurat tai kuution ympäröivät taivaalliset meret tai jonkinlainen eetteri, kehitystä nykyaikaisen tähtitieteen avasi heidän silmänsä näkemään uusia rajoja. 1900-luvulle tultaessa tiedemiehet alkoivat ymmärtää, kuinka valtava (ja ehkä jopa päättymätön) maailmankaikkeus todellisuudessa on.,
Ja tietenkin etsivät kauemmas avaruuteen, ja syvemmälle ajassa taaksepäin, cosmologists ovat löytäneet joitakin todella uskomattomia asioita. Esimerkiksi 1960-luvulla tähtitieteilijät tulivat tietoisiksi mikroaaltotaustasäteilystä, jota oli havaittavissa joka suuntaan. Kosminen Mikroaaltotausta (CMB), tämän säteilyn olemassaolo on auttanut meitä ymmärtämään, miten maailmankaikkeus alkoi.
Kuvaus:
CMB on pohjimmiltaan sähkömagneettisen säteilyn, joka on jäljellä yli varhaisimmista kosmologisen aikakausi, joka läpäisee koko Maailmankaikkeuden., Sen uskotaan muodostuneen noin 380 000 vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, ja se sisältää hienovaraisia vihjeitä siitä, miten ensimmäiset tähdet ja galaksit muodostuvat. Vaikka tämä säteily on optisilla teleskoopeilla näkymätöntä, radioteleskoopit pystyvät havaitsemaan heikon signaalin (tai hehkun), joka on voimakkainta radiotaajuuksien mikroaaltoalueella.
CMB on näkyvissä etäisyydellä 13.8 miljardin valovuoden kaikkiin suuntiin Maan johtavat tiedemiehet määrittää, että tämä on todellinen ikä Maailmankaikkeuden. Se ei kuitenkaan ole osoitus maailmankaikkeuden todellisesta laajuudesta., Kun otetaan huomioon, että tila on ollut valtion laajennus lähtien varhaisen Maailmankaikkeuden (ja laajenee nopeammin kuin valon nopeus), CMB on vain kaukaisin ajassa taaksepäin pystymme näkemään.
Suhde Big Bang:
CMB on keski-Big Bang-Teoria ja moderni kosmologisen malleja (kuten Lambda-CDM-malli). Teorian mukaan kun maailmankaikkeus syntyi 13,8 miljardia vuotta sitten, kaikki aine tiivistyi yhteen äärettömän tiheyden ja äärimmäisen lämmön pisteeseen. Aineen äärimmäisen kuumuuden ja tiheyden vuoksi maailmankaikkeuden tila oli hyvin epävakaa., Yhtäkkiä tämä kohta alkoi laajentua, ja maailmankaikkeus, sellaisena kuin sen tunnemme, alkoi.
tällä hetkellä avaruus täyttyi Valko-kuumien plasmahiukkasten yhtenäisestä hehkusta – joka koostui protoneista, neutroneista, elektroneista ja fotoneista (valosta). 380 000-150 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen fotonit olivat jatkuvasti vuorovaikutuksessa vapaiden elektronien kanssa eivätkä voineet kulkea pitkiä matkoja. Siksi tätä aikakautta kutsutaan puhekielessä ”pimeäksi aikakaudeksi”.,
Koska Maailmankaikkeus jatkoi kasvuaan, se on jäähtynyt siihen pisteeseen, jossa elektronit pystyivät yhdistää protonit muodostavat vetyatomien (aka. Rekombinaatiokausi). Koska vapaita elektroneja, fotoneja pystyivät liikkumaan esteettä läpi Maailmankaikkeuden ja se alkoi näkyä, koska se ei tänään (eli läpinäkyvä ja läpäisee valoa). Näiden miljardien vuosien kuluessa maailmankaikkeus laajeni edelleen ja viileni suuresti.,
Johtuu laajentamiseen tilaa, aallonpituuksien fotonit kasvoi (tuli ’redshifted’) noin 1 millimetrin ja niiden tehokas lämpötila laski vain absoluuttisen nollapisteen yläpuolella – 2.7 Kelvinin (-270 °C; -454 °F). Nämä fotonit täyttävät maailmankaikkeuden nykyään ja esiintyvät taustahehkuna, joka voidaan havaita kauko-infrapuna-ja radioaallonpituuksilla.
Historia Tutkimus:
olemassaolon CMB oli ensimmäisen teorian mukaan ukrainan-Amerikkalainen fyysikko George Gamow, yhdessä hänen opiskelijoiden, Ralph Alpher ja Robert Herman, vuonna 1948., Tämä teoria perustui opintojen seurauksista nucleosynthesis kevyiden alkuaineiden (vety, helium ja litium) aikana hyvin aikaisesta Maailmankaikkeudesta. Pohjimmiltaan he ymmärsivät, että näiden alkuaineiden ytimien syntetisoimiseksi varhaisuniversumin piti olla äärimmäisen kuuma.
Ne edelleen teorian, että jääneen säteilyn tämä erittäin kuuma aikana olisi läpäisee Maailmankaikkeuden ja olisi havaittavissa. Koska Maailmankaikkeuden laajeneminen, he arvioitu, että tämä taustasäteily olisi alhainen lämpötila 5 K (-268 °C; -450 °F) – vain viisi astetta absoluuttisen nollapisteen yläpuolella – joka vastaa mikroaaltouuni aallonpituuksilla. Vasta vuonna 1964 havaittiin ensimmäiset todisteet CMB: stä.,
– Tämä oli seurausta Yhdysvaltain tähtitieteilijät Arno Penzias ja Robert Wilson käyttää Dicke radiometer, jossa ne oli tarkoitus käyttää radioastronomia ja satelliitti viestintä kokeiluja. Kuitenkin, kun suorittaa oman ensimmäinen mittaus, he huomasivat, ylimäärä 4.2 K-antenni lämpötila, että ne ei voinut huomioon, ja se voisi olla vain selittää läsnäolo taustasäteily. Penzias ja Wilson saivat löydöstään Nobelin fysiikanpalkinnon vuonna 1978.,
Aluksi, havaitseminen CMB oli lähde väittää välillä kannattajat erilaisia kosmologisia teorioita. Ottaa huomioon, että kannattajat Big Bang Teoria väitti, että tämä oli ”jäänne säteily” jääneet Big Bang, kannattajat Vakaan tilan Teoria väitti, että se oli seurausta hajallaan starlight kaukaisista galakseista. 1970-luvulle tultaessa oli kuitenkin syntynyt tieteellinen konsensus, joka suosi Alkuräjähdystulkintaa.
1980-luvulla, maa-pohjainen välineet asetetaan yhä tiukempia rajoja lämpötila erot CMB. Näitä olivat Neuvostoliiton RELIKT-1 tehtävä kyytiin Prognoz 9 satelliitti (joka käynnistettiin heinäkuussa 1983) ja NASA: n Cosmic Background Explorer (COBE) – operaation (joka on tulokset julkaistiin vuonna 1992). Työstään COBE-ryhmä sai Nobelin fysiikanpalkinnon vuonna 2006.,
COBE myös havaittu, että CMB: n ensimmäinen huippu akustinen, akustinen heilahtelut plasma, joka vastaa suurten tiheyden vaihtelu alussa maailmankaikkeus luotiin painovoiman epävakauteen. Monien kokeilujen jälkeen seuraavan vuosikymmenen aikana, joka koostui maa-ja ilmapallo-pohjainen kokeiluja, joiden tarkoituksena oli tarjota tarkempia mittauksia ensimmäinen akustinen huippu.
toinen akustinen huippu oli alustavasti havaita useita kokeiluja, mutta ei lopullisesti havaittu, kunnes Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) lähetettiin vuonna 2001., Vuosina 2001-2010 tehtävän päättyessä WMAP havaitsi myös kolmannen huipun. Vuodesta 2010, useita tehtäviä ovat olleet seuranta-CMB tarjota parempia mittauksia polarisaatio ja pienen mittakaavan vaihtelut tiheys.
Näitä ovat maanpäälliset teleskoopit, kuten QUEST at DASI (QUaD) ja Etelä-Pole Kaukoputki Amudsen-Scottin etelänapa-Asema, ja Atacaman Kosmologia Kaukoputki ja Q/U Imaging Kokeilu (HILJAINEN) kaukoputki Chilessä. Samaan aikaan Euroopan avaruusjärjestön Planck-avaruusalus jatkaa CMB: n mittaamista avaruudesta.,
Tulevaisuuden CMB:
Mukaan erilaisia kosmologisia teorioita Maailmankaikkeuden ehkä jossain vaiheessa enää laajenee ja alkaa kääntämään, joka huipentui romahdus seurasi toinen Big Bang – alias. The Big Crunch theory. Toisessa skenaariossa, joka tunnetaan nimellä The Big Rip, maailmankaikkeuden laajeneminen johtaa lopulta siihen, että kaikki materia ja itse avaruusaika revitään kappaleiksi.
Jos kumpikaan näistä skenaarioista ovat oikein, ja Maailmankaikkeus jatkoi kasvuaan kiihtyvällä vauhdilla, CMB jatkaa redshifting siihen pisteeseen, jossa se ei ole enää havaittavissa., Tässä vaiheessa, se on ohittanut ensimmäisen starlight luonut Maailmankaikkeuden, ja sitten taustasäteily aloilla tuotetaan prosesseja, jotka oletetaan tapahtuu tulevaisuudessa Maailmankaikkeuden.
Olemme kirjoittaneet monia mielenkiintoisia artikkeleita Kosmista taustasäteilyä täällä Maailmankaikkeuden Tänään. Mikä on kosminen Mikroaaltotaustasäteily?, Alkuräjähdysteoria: universumimme evoluutio, mikä oli kosminen inflaatio?, Pyrkimys ymmärtää varhaisinta maailmankaikkeutta, maamerkki Discovery: uudet tulokset antavat suoran todisteen kosmisesta inflaatiosta, ja kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee? Hubble ja Gaia tekevät tarkimmat mittaukset tähän mennessä.
lisätietoja saat Nasan WMAP-tehtäväsivulta ja ESAn Planck-tehtäväsivulta.
tähtitieteen näyttelijöillä on myös tietoa aiheesta. Kuuntele tästä: Jakso 5-alkuräjähdys ja kosminen Mikroaaltotausta