Care este fundalul cosmic cu microunde?
de mii de ani, ființa umană contemplă Universul și caută să-i determine adevărata amploare. Și în timp ce filozofii antici credeau că lumea consta dintr-un disc, un ziggurat sau un cub înconjurat de oceane celeste sau un fel de eter, dezvoltarea astronomiei moderne și-a deschis ochii către noi frontiere. Până în secolul 20, oamenii de știință au început să înțeleagă cât de vast (și poate chiar nesfârșit) este universul.,și în cursul de a privi mai departe în spațiu, și mai adânc înapoi în timp, cosmologii au descoperit unele lucruri cu adevărat uimitoare. De exemplu, în anii 1960, astronomii au devenit conștienți de radiațiile de fond cu microunde care au fost detectabile în toate direcțiile. Cunoscută sub numele de Cosmic microunde Background (CMB), existența acestei radiații ne-a ajutat să ne informăm Înțelegerea despre cum a început universul.
descriere:
CMB este în esență radiația electromagnetică rămasă din cea mai veche epocă cosmologică care pătrunde în întregul univers., Se crede că s-a format la aproximativ 380.000 de ani după Big Bang și conține indicii subtile despre modul în care s-au format primele stele și galaxii. În timp ce această radiație este invizibilă folosind telescoape optice, telescoapele radio sunt capabile să detecteze semnalul slab (sau strălucirea) care este cel mai puternic în regiunea cu microunde a spectrului radio.CMB este vizibil la o distanță de 13, 8 miliarde de ani lumină în toate direcțiile de pe Pământ, ceea ce îi determină pe oamenii de știință să determine că aceasta este adevărata vârstă a Universului. Cu toate acestea, nu este o indicație a adevăratei întinderi a Universului., Având în vedere că spațiul a fost într-o stare de expansiune încă de la începutul universului (și se extinde mai repede decât viteza luminii), CMB este doar cea mai îndepărtată înapoi în timp pe care suntem capabili să o vedem.
relația cu Big Bang-ul:
CMB este esențială pentru Teoria Big Bang-ului și pentru modelele cosmologice moderne (cum ar fi modelul Lambda-CDM). După cum spune teoria, când Universul s-a născut acum 13,8 miliarde de ani, toată materia a fost condensată într-un singur punct de densitate infinită și căldură extremă. Datorită căldurii extreme și densității materiei, starea universului era extrem de instabilă., Dintr-o dată, acest punct a început să se extindă și universul așa cum îl știm a început.în acest moment, spațiul a fost umplut cu o strălucire uniformă a particulelor de plasmă albă-fierbinte – care a constat din protoni, neutroni, electroni și fotoni (lumină). Între 380.000 și 150 de milioane de ani după Big Bang, fotonii interacționau constant cu electronii liberi și nu puteau călători pe distanțe lungi. Prin urmare, de ce această epocă este denumită colocvial „Evul Mediu”.,pe măsură ce universul a continuat să se extindă, s-a răcit până la punctul în care electronii s-au putut combina cu protonii pentru a forma atomi de hidrogen (aka. perioada de recombinare). În absența electronilor liberi, fotonii s-au putut deplasa nestingheriți prin Univers și au început să apară așa cum se întâmplă astăzi (adică transparent și pătruns de lumină). De-a lungul miliardelor de ani care au intervenit, Universul a continuat să se extindă și sa răcit foarte mult.,
ca urmare a extinderii spațiului, lungimea de undă a fotonilor crescut (devenit ‘redshifted’) la aproximativ 1 milimetru și eficient temperatura a scăzut la puțin peste zero absolut – de 2,7 grade Kelvin (-270 °C; -454 °F). Acești fotoni umplu Universul astăzi și apar ca o strălucire de fundal care poate fi detectată în lungimile de undă cu infraroșu și radio.
istoria studiului:
existența CMB a fost teoretizată pentru prima dată de fizicianul americano-ucrainean George Gamow, împreună cu studenții săi, Ralph Alpher și Robert Herman, în 1948., Această teorie sa bazat pe studiile lor asupra consecințelor nucleosintezei elementelor ușoare (hidrogen, heliu și litiu) în timpul Universului foarte timpuriu. În esență, ei și-au dat seama că pentru a sintetiza nucleele acestor elemente, universul timpuriu trebuia să fie extrem de fierbinte.
ei au teoretizat în continuare că radiația rămasă din această perioadă extrem de fierbinte ar pătrunde în univers și ar fi detectabilă. Ca urmare a expansiunii Universului, ei au estimat că această radiație de fond ar fi o temperatură scăzută de 5 K (-268 °C; -450 °F) – doar cinci grade peste zero absolut – ceea ce corespunde cu microunde lungimi de undă. Abia în 1964 au fost detectate primele dovezi pentru CMB.,acesta a fost rezultatul astronomilor americani Arno Penzias și Robert Wilson folosind radiometrul Dicke, pe care intenționau să-l folosească pentru experimente de radioastronomie și comunicații prin satelit. Cu toate acestea, la efectuarea primei măsurători, au observat un exces de temperatură a antenei de 4, 2 K pe care nu l-au putut ține cont și nu au putut fi explicate decât prin prezența radiației de fond. Pentru descoperirea lor, Penzias și Wilson au primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1978.,inițial, detectarea CMB a fost o sursă de dispută între susținătorii diferitelor teorii cosmologice. În timp ce susținătorii teoriei Big Bang au susținut că aceasta a fost „radiația relicvă” rămasă de la Big Bang, susținătorii teoriei stării de echilibru au susținut că a fost rezultatul luminii stelare împrăștiate din galaxii îndepărtate. Cu toate acestea, până în anii 1970, a apărut un consens științific care a favorizat interpretarea Big Bang-ului.
în Timpul anilor 1980, sol instrumente plasate din ce în ce mai stricte limite cu privire la diferențele de temperatură din CMB. Acestea au inclus Sovietice RELIKT-1 misiune la bordul Prognoz 9 prin satelit (care a fost lansat în iulie 1983) și NASA Cosmic Background Explorer (COBE) misiune (care e de constatările au fost publicate în 1992). Pentru munca lor, echipa COBE a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 2006.,COBE a detectat, de asemenea, primul vârf acustic al CMB, oscilații acustice în plasmă, ceea ce corespunde variațiilor de densitate pe scară largă din universul timpuriu creat de instabilitățile gravitaționale. Au urmat multe experimente în următorul deceniu, care au constat în experimente pe bază de sol și balon, al căror scop a fost acela de a oferi măsurători mai precise ale primului vârf acustic.cel de-al doilea vârf acustic a fost detectat provizoriu de mai multe experimente, dar nu a fost detectat definitiv până când sonda de anizotropie cu microunde Wilkinson (WMAP) a fost implementată în 2001., Între 2001 și 2010, când misiunea a fost încheiată, WMAP a detectat și un al treilea vârf. Din 2010, mai multe misiuni au monitorizat CMB pentru a oferi măsurători îmbunătățite ale polarizării și variațiilor la scară mică în densitate.acestea includ telescoape terestre precum QUEST at DASI (QUaD) și telescopul de la Polul Sud de la stația de la Polul Sud Amudsen-Scott și telescopul de Cosmologie Atacama și telescopul Q/U Imaging ExperimenT (QUIET) din Chile. Între timp, nava spațială Planck a Agenției Spațiale Europene continuă să măsoare CMB din spațiu.,conform diferitelor teorii cosmologice, universul poate înceta la un moment dat să se extindă și să înceapă inversarea, culminând cu un colaps urmat de un alt Big Bang – aka. Teoria Big Crunch. Într-un alt scenariu, cunoscut sub numele de Big Rip, expansiunea Universului va duce în cele din urmă la distrugerea întregii materii și a spațiului-timp în sine.dacă niciunul dintre aceste scenarii nu este corect și universul a continuat să se extindă cu o rată de accelerare, CMB va continua redshifting până la punctul în care nu mai este detectabil., În acest moment, va fi depășită de prima lumină stelară creată în Univers, iar apoi de câmpurile de radiații de fond produse de procesele care se presupune că vor avea loc în viitorul Universului.
am scris multe articole interesante despre fundalul microundelor cosmice aici, la Universe Today. Iată ce este radiația cosmică de fond cu microunde?, Teoria Big Bang: evoluția universului nostru, Ce a fost inflația cosmică?, Încercarea de a înțelege cel mai vechi Univers, Landmark Discovery: noile rezultate oferă dovezi directe pentru inflația cosmică și cât de repede se extinde universul? Hubble și Gaia fac echipă pentru a efectua cele mai precise măsurători până în prezent.pentru mai multe informații, consultați pagina misiunii WMAP a NASA și pagina misiunii Planck a ESA.astronomia Cast are, de asemenea, informații despre acest subiect. Ascultă aici: episodul 5-Big Bang-ul și fundalul cosmic cu microunde