Слика космичког микроталасног позадинског зрачења, снимљена сателитом Европске свемирске агенције (ЕСА) 2013. године, показује мале варијације по небу
(Слика: © ЕСА / Планцк сарадња)
Космичка микроталасна позадина (ЦМБ) сматра се остатком зрачења из Великог праска, или временом када је свемир почео. Како теорија каже, када се универзум родио претрпео је брзу инфлацију и ширење. (Универзум се и данас шири, а стопа ширења изгледа различита у зависности од тога где гледате). ЦМБ представља топлоту преосталу од Великог праска.
ЦМБ не можете видети голим оком, али он је свуда у свемиру. Људима је невидљиво јер је тако хладно, само 2.725 степени изнад апсолутне нуле (минус 459.67 степени Фаренхеита или минус 273.15 степени Целзијуса.) То значи да је његово зрачење највидљивије у микроталасном делу електромагнетног спектра.
Порекло и откриће
Свемир је започео пре 13,8 милијарди година, а ЦМБ потиче отприлике 400 000 година после Великог праска. То је зато што је у раним фазама свемира, када је била једнака сто милиона садашњих, температура била екстремна: 273 милиона степени горе апсолутна нула, према НАСА.
Сви атоми присутни у то време брзо су се распали у мале честице (протоне и електроне). Зрачење из ЦМБ у фотонима (честицама које представљају квант светлости или друго зрачење) распршило се ван електрона. "Тако су фотони лутали раним свемиром, баш као што оптичка светлост лута кроз густу маглу", написала је НАСА.
Отприлике 380.000 година након Великог праска, свемир је био довољно хладан да је водоник могао да се формира. Пошто на фотоне ЦМБ једва утичу погоди водоник, фотони путују у правим линијама. Козмолози помињу "површину последњег расипања" када последњи погоди фотоне ЦМБ; након тога свемир је био превелик. Дакле, када мапирамо ЦМБ, гледамо уназад 380.000 година после Великог праска, непосредно након што је свемир био непрозрачан за зрачење.
Амерички космолог Ралпх Апхер први је предвидио ЦМБ 1948. године, када је радио са Робертом Херманом и Георгеом Гамовом, преноси НАСА. Тим је радио истраживања везана за нуклеосинтезу Великог праска, или производњу елемената у свемиру, осим најлакшег изотопа (типа) водоника. Ова врста водоника је створена веома рано у историји свемира.
Али ЦМБ је први пут пронађен случајно. 1965. године, два истраживача из Белл Телепхоне Лабораториес (Арно Пензиас и Роберт Вилсон) стварали су радио пријемник, и били су збуњени буком коју је дизао. Убрзо су схватили да је бука једнолико стизала са неба. У исто време, тим са Универзитета Принцетон (који је водио Роберт Дицке) покушавао је да пронађе ЦМБ. Дицкеов тим је добио експеримент Белл и схватио да је ЦМБ пронађен.
Оба тима су брзо објавила радове у Астрофизичком часопису 1965. године, а Пензиас и Вилсон разговарали су о ономе што су видели, а Дицкеов тим објаснио је шта то значи у контексту универзума. (Касније су и Пензиас и Вилсон добили Нобелову награду за физику 1978.).
Проучавање детаљније
ЦМБ је користан научницима јер нам помаже да научимо како је настао рани универзум. Подједнака је температура са малим колебањем видљивим прецизним телескопима. "Проучавањем ових флуктуација космолози могу научити порекло галаксија и великих структура галаксија и они могу да мере основне параметре теорије Великог праска", написала је НАСА.
Док су делови ЦМБ пресликани у наредним деценијама након његовог открића, прва свемирска мапа настала у свемиру настала је од НАСА-ине мисије Цосмиц Бацкгроунд Екплорер (ЦОБЕ), која је лансирана 1989. године, а научне операције престале су 1993. Ова „беба слика ”Универзума, како га НАСА назива, потврдила је предвиђања теорије Великог праска и такође показала наговештаје о космичкој структури која раније нису виђена. 2006. године, Нобелова награда за физику додељена је научницима ЦОБЕ Јохну Матхеру из НАСА Годдард Центра за свемирске летове и Георге Смооту на Калифорнијском универзитету у Берклију.
Детаљнија мапа приказана је 2003. године љубазношћу сонде Вилкинсон микроталасне анизотропије (ВМАП), која је покренута у јуну 2001. године, а престала је са прикупљањем научних података 2010. године. година) и такође открили изненађење: најстарије звезде почеле су да светлују око 200 милиона година након Великог праска, много раније него што се предвиђало.
Научници су пратили те резултате проучавањем веома раних фаза инфлације универзума (у трилијунској секунди након формирања) и давањем прецизнијих параметара о густини атома, гломазности и другим својствима универзума, убрзо након што је настао. Такође су видели чудну асиметрију у просечним температурама на обе небеске хемисфере и „хладну тачку“ која је била већа од очекиване. ВМАП тим је за свој рад добио награду за пробој у 2018. години из фундаменталне физике.
У 2013. објављени су подаци свемирског телескопа Планцк Европске агенције за свемирске агенције који су показали највећу прецизност слике ЦМБ-а до сада. Научници су открили још једну мистерију са овим информацијама: Нивои ЦМБ-а код великих угаоних размера нису одговарали предвиђањима. Планцк је такође потврдио оно што је ВМАП видео у погледу асиметрије и хладне тачке. Планцково последње објављивање података у 2018. (мисија која је деловала између 2009. и 2013.) показало је више доказа да тамна материја и тамна енергија - мистериозне силе које вероватно стоје иза убрзања свемира - изгледа да постоје.
Остали истраживачки напори покушали су да сагледају различите аспекте ЦМБ-а. Један је одређивање врста поларизације названих Е-модуси (откривени на Антарктици са степеном кутним интерферометром на Антарктици 2002. године) и Б-модовима. Б-режими се могу произвести из гравитационог сочивања Е-модова (ово је сочиво први пут видео Телескоп Јужног пола 2013. године) и гравитационих таласа (који су први пут примећени 2016. године помоћу напредног опсерваторија гравитационог таласа са напредним ласерским интерферометром или ЛИГО). Речено је да је у 2014. години на антарктичком инструменту БИЦЕП2 пронађен гравитациони талас Б модуса, али даљња опажања (укључујући рад Планка) показала су да су ови резултати последица космичке прашине.
Средином 2018. године научници још увијек траже сигнал који је показао кратко раздобље брзог ширења свемира убрзо након Великог праска. У то време свемир је био све већи брзином бржом од светлости. Ако се то десило, истраживачи сумњају да би то требало бити видљиво у ЦМБ-у кроз облик поларизације. Студија те године сугерисала је да сјај нанодијаманата ствара слабу, али уочљиву светлост која омета космичка проматрања. Сада када се обрачунава са овим сјајем, будућа испитивања могла би га уклонити да боље потраже слабу поларизацију у ЦМБ-у, рекли су тада аутори студије.
Додатни ресурс
- НАСА: Тестови великог праска: ЦМБ
