Articles

Kosmické Mikrovlnné Pozadí

all-sky mapu kosmického mikrovlnného pozadí, jako detekovány COBE. Teplotní rozdíly (označené barvou) jsou asi jedna část z deseti tisíc průměrné (2.725 Kelvin) teploty.
kredit: NASA/COBE

podle teorie Velkého třesku byly teploty a tlaky pro první ~300 000 let vesmíru takové, že atomy nemohly existovat., Hmota byla místo toho distribuována jako vysoce ionizovaná plazma, která byla velmi účinná při rozptylu záření. Výsledkem bylo, že informace (fotony) z raného vesmíru byly účinně uvězněny v inpenetrable „mlze“, která dodnes skrývá tyto rané časy před astronomy.

Jak se Vesmír rozpínal, nicméně, jeho teplota a hustota klesla do bodu, kdy atomová jádra a elektrony byli schopni spojit se tvořit atomy., Toto je známé jako epocha rekombinace, a to je v této době, že fotony byly konečně schopny uniknout mlze raného vesmíru a volně cestovat. „Kosmické mikrovlnné záření na pozadí“ (CMB) je záznamem těchto fotonů v okamžiku jejich útěku.

data z COBE zápas teoretické tělesa křivky tak přesně, že to je nemožné rozlišit údaje z křivky.,
Kredit: NASA/COBE

První detekovány Arno Penzias a Robert Wilson v roce 1965, CMB je jedním z nejvíce přesvědčivé důkazy ve prospěch Velkého Třesku. Zejména, teorie Velkého Třesku předpovídá určité vlastnosti pro záření, které zbylo po zrození Vesmíru, z nichž všechny jsou potvrzeny CMB:

  1. více rozptyl fotonů do horké plazma v raném Vesmíru by mělo mít za následek černého tělesa spektra pro fotony jednou utekli v epoše reionisation. To je přesně to, co je pozorováno pro CMB., Obrázek vpravo vykresluje teoretickou křivku blackbody spolu s daty CMB ze satelitu COsmic Background Explorer (COBE). Dohoda je tak dobrá, že není možné odlišit data od teoretické křivky.
  2. fotony CMB byly emitovány v době rekombinace, kdy vesmír měl teplotu asi 3000 Kelvinů., Nicméně, oni byly kosmologické redshifted na delší vlnové délky během jejich ~13 miliard roku cestu přes rozšiřující se Vesmír, a jsou nyní detekovány v mikrovlnné oblasti elektromagnetického spektra, na průměrnou teplotu 2.725 Kelvin. To dobře souhlasí s tím, co předpovídá Teorie velkého třesku.

standardní Teorie velkého třesku však nezohledňuje všechny pozorované vlastnosti CMB., Zejména, jakmile odstraníme dipól, který vzniká v důsledku našeho pohybu ve vesmíru, CMB je neuvěřitelně rovnoměrný po obloze a pohybuje se nejvýše o jednu část z deseti tisíc. To naznačuje, že oblasti Vesmíru, které jsou nyní široce odděleny, byly kdysi dost blízko, aby komunikovat s ostatními za účelem vyrovnání jejich teploty. To však není možné vzhledem k standardní teorii velkého třesku, věku vesmíru a konečné rychlosti světla.,

model Velkého Třesku nemůže sám účet pro jednotné teplota CMB. Období inflace je také nezbytné, aby regiony raného vesmíru byly dostatečně blízko, aby se tepelně vyrovnaly.
Kredit: NASA/COBE

červená čára na obrázku vlevo ukazuje, že podle teorie Velkého Třesku, Vesmír má poloměr více než 10-10 metrů na 10-45 sekund po Velkém Třesku., Vzhledem k tomu, že rychlost světla se pohybuje na 3×108 m/s, informace mohly během této doby cestovat pouze ~3×10-37 metrů. Teorie velkého třesku proto znemožňuje celému vesmíru vyrovnat jeho teplotu v těchto raných dobách, protože ne celý vesmír byl v komunikaci. V každodenním životě nemůžeme přijímat informace za naším obzorem, takže je to známé jako problém horizontu.

k vyřešení problému s horizontem astronomové zavedli inflační období do modelu velkého třesku (modrá oblast na obrázku)., Toto náhlé zvýšení rychlosti expanze vesmíru brzy po Velkém třesku řeší nejen problém s horizontem, ale také problém rovinnosti. Proto byl přijat jako součást současného konkordančního modelu kosmologie.

přítomnost záření na pozadí, které má teplotu, spektrum a jednotnost v souladu s kosmologií velkého třesku a inflací, je extrémně obtížné vyrobit jinými prostředky. Astronomové se proto domnívají, že studiem vlastností CMB ve skutečnosti studují podmínky raného vesmíru.,