Хиљадама година људско биће размишља о Универзуму и покушава да утврди његов истински обим. До 20. века, научници су почели да разумеју колико је свемир заиста огроман (а можда и бескрајан).
И док су гледали даље у свемир и дубље у прошлост, космолози су открили неке заиста невероватне ствари. На пример, током 1960-их, астрономи су постали свесни микроталасне радијације која се детектује у свим правцима. Познато под називом Козмичка микроталасна позадина (ЦМБ), постојање овог зрачења помогло нам је да информишемо о нашем разумевању како је Свемир почео.
Опис:
ЦМБ је у основи електромагнетно зрачење које је преостало из најраније козмолошке епохе која прожима цео Универзум. Сматра се да је настао око 380.000 година после Великог праска и садржи суптилне назнаке како су настале прве звезде и галаксије. Иако је ово зрачење невидљиво помоћу оптичких телескопа, радио-телескопи су у стању да открију слаб сигнал (или сјај) који је најјачи у микроталасној области радио-спектра.
ЦМБ је видљив на удаљености од 13,8 милијарди светлосних година у свим правцима од Земље, због чега су научници утврдили да је то право доба Универзума. Међутим, то није показатељ правог обима Универзума. С обзиром на то да је свемир у стању ширења још од раног Универзума (и шири се брже од брзине светлости), ЦМБ је само најудаљеније време у времену које смо способни да видимо.
Однос према Великом праску:
ЦМБ је средишњи део теорије Великог праска и савремених космолошких модела (као што је Ламбда-ЦДМ модел). Како теорија каже, када се Универзум родио пре 13,8 милијарди година, сва се материја кондензовала на једну тачку бесконачне густине и екстремне топлоте. Због екстремне топлине и густине материје, стање Универзума било је врло нестабилно. Одједном се та тачка почела ширити и Универзум је, како знамо, почео.
У то време простор је био испуњен једноличним сјајем белих врућих честица плазме - који су се састојали од протона, неутрона, електрона и фотона (светлост). Између 380.000 и 150 милиона година након Великог праска, фотони су непрестано комуницирали са слободним електронима и нису могли да путују на велике удаљености. Отуда се ова епоха колоквијално назива „тамним веком“.
Како се Универзум наставио ширити, охладио се до тачке у којој су се електрони могли комбиновати са протонима да би формирали атоме водоника (ака. Период рекомбинације). У недостатку слободних електрона, фотони су се могли несметано кретати кроз Универзум и он је почео да се појављује као данас (тј. Прозиран и прожет светлошћу). Током интервенција у милијардама година, Универзум је наставио да се шири и увелико хлади.
Због ширења простора, таласне дужине фотона су порасле (постале „премештене“) на приближно 1 милиметар, а њихова ефективна температура пала је на мало изнад апсолутне нуле - 2,7 Келвина (-270 ° Ц; -454 ° Ф). Ови фотони испуњавају Спаце Магазине и изгледају као позадински сјај који се може открити у далеко инфрацрвеним и радио таласним дужинама.
Историја студија:
Постојање ЦМБ-а први је теоретизовао украјинско-амерички физичар Георге Гамов, заједно са његовим студентима, Ралпхом Алпхер-ом и Робертом Херманом, 1948. Ова теорија се заснивала на њиховим студијама последица нуклеосинтезе светлосних елемената (водоника, хелијума и литијума) током веома раног Универзума. У суштини, схватили су да је за синтетисање језгара ових елемената рани Универзум потребно да буде изузетно врућ.
Даље су теоретизирали да ће преостало зрачење из овог изузетно врућег периода прожимати Универзум и да ће га моћи открити. Због ширења Универзума, проценили су да ће ово позадинско зрачење имати ниску температуру од 5 К (-268 ° Ц; -450 ° Ф) - само пет степени изнад апсолутне нуле - што одговара микроталасним таласним дужинама. Тек су 1964. откривени први докази за ЦМБ.
То је резултат америчких астронома Арно Пензиаса и Роберта Вилсона који су користили радиометар Дицке, који су намеравали да користе за експерименте радио-астрономије и сателитске комуникације. Међутим, приликом првог мерења приметили су вишак 4.2К температуре антене коју нису могли да ураде и могу да објасне само присуством позадинског зрачења. За своје откриће, Пензиас и Вилсон су 1978. добили Нобелову награду за физику.
У почетку је откривање ЦМБ било извор свађе између заговорника различитих космолошких теорија. Док су заговорници теорије Великог праска тврдили да је то "реликвијско зрачење" преостало од Великог праска, заговорници теорије стабилног стања тврдили су да је она последица распршене звезде из далеких галаксија. Међутим, до 1970-их се створио научни консензус који је фаворизирао тумачење Великог праска.
Током 1980-их, приземни инструменти постављали су све строжа ограничења температурних разлика ЦМБ-а. Они укључују совјетску мисију РЕЛИКТ-1 на сателиту Прогноз 9 (која је лансирана у јулу 1983.) и НАСА-ину Космичку позадину истраживача (ЦОБЕ) (чија су открића објављена 1992.). ЦОБЕ тим је за свој рад добио Нобелову награду за физику 2006. године.
ЦОБЕ је такође открио прве акустичне врхове ЦМБ-а, акустичке осцилације у плазми што одговара варијацијама велике густине у раном свемиру које су створиле гравитационе нестабилности. Током следеће деценије уследили су многи експерименти, који су се састојали од експеримената на земљи и балона, чија је сврха била да обезбеди тачнија мерења првог акустичког врха.
Други акустични врхунац био је пробно откривен неколико експеримената, али није дефинитивно откривен све док Вилкинсон микроталасна анизотропна сонда (ВМАП) није постављена 2001. Између 2001. и 2010., када је мисија закључена, ВМАП је такође открио трећи врхунац. Од 2010. године више мисија надгледа ЦМБ ради побољшања мерења поларизације и малих разлика у густоћи.
Ту се убрајају земаљски телескопи попут КУЕСТ у ДАСИ (КУаД) и телескопу Јужног пола на станици Амудсен-Сцотт, и космолошком телескопу Атацама и телескопу К / У Имагинг ЕкперименТ (КУИЕТ) у Чилеу. У међувремену, Европска свемирска агенција Планцк свемирска летелица и даље мери свемирски круг из свемира.
Будућност ЦМБ-а:
Према разним космолошким теоријама, Универзум се у неком тренутку може престати ширити и почети преокретати, кулминирајући колапсом праћеним још једним Великим праском - ака. теорија великог криза. У другом сценарију, познатом као Биг Рип, ширење Универзума ће на крају довести до тога да се сва материја и простор размотре.
Ако ниједан од ових сценарија није тачан, а Универзум је наставио да се шири убрзавајућом брзином, ЦМБ ће наставити црвено померање до тачке у којој га више није могуће открити. У овом тренутку ће је надвладати прва звездана светлост створена у Универзуму, а затим и позадинска поља зрачења произведена процесима за које се претпоставља да ће се одвијати у будућности Универзума.
Овдје смо написали много занимљивих чланака о Козмичкој микроталасној позадини у часопису Спаце Магазине. Ево шта је космичко микроталасно позадинско зрачење ?, теорија великог праска: еволуција нашег универзума, шта је била космичка инфлација? Потрага за разумевањем најранијег свемира, откриће оријентира: Нови резултати пружају непосредне доказе за космичку инфлацију и колико се свемир брзо шири? Хуббле и Гаиа удружују се за спровођење најтачнијих мерења до сада.
За више информација погледајте НАСА-ову страницу мисије ВМАП и страницу мисије ЕСА-ове Планцк мисије.
Астрономија Цаст такође има информације о овој теми. Слушајте овде: Епизода 5 - Позадина великог праска и космичка микроталасна позадина
Извори:
- ЕСА - Планцк и космичка микроталасна позадина
- Физика универзума - космичко позадинско зрачење
- Космос - космичка микроталасна позадина
- Википедиа - Цосмиц Мицроваве Бацкгроунд
