Articles

Fundalul Cosmic de Microunde

Un all-sky map de microunde cosmice de fond, ca detectate de COBE. Diferențele de temperatură (indicate prin culoare) reprezintă aproximativ o parte din zece mii din temperatura medie (2.725 Kelvin).conform teoriei Big Bang, temperaturile și presiunile pentru primii ~300.000 de ani ai Universului au fost astfel încât atomii nu puteau exista., Materia a fost distribuită în schimb ca o plasmă puternic ionizată, care a fost foarte eficientă în împrăștierea radiațiilor. Rezultatul a fost că informațiile (fotonii) din universul timpuriu au fost efectiv prinse într-o „ceață” inpenetrabilă care, până în prezent, ascunde aceste vremuri timpurii de astronomi.cu toate acestea, pe măsură ce Universul s-a extins, Temperatura și densitatea sa au scăzut până la un punct în care nucleele atomice și electronii s-au putut combina pentru a forma atomi., Aceasta este cunoscută sub numele de epoca recombinării și în acest moment fotonii au reușit în sfârșit să scape de ceața Universului timpuriu și să călătorească liber. „Radiația cosmică de fond cu microunde” (CMB) este înregistrarea acestor fotoni în momentul evadării lor.

datele de COBE meci teoretice corp negru curba atât de exact, încât este imposibil să se distingă de cele date de curba.,
Credit: NASA/COBE

detectat pentru prima dată de Arno Penzias și Robert Wilson în 1965, CMB este una dintre cele mai concludente dovezi în favoarea Big Bang-ului. În special, teoria Big Bang prezice anumite caracteristici pentru radiația rămasă de la nașterea Universului, toate din care sunt confirmate de către CMB:

  1. Cele mai multe risipire de fotoni de o plasmă fierbinte în Universul timpuriu ar trebui să rezulte într-un spectru de corp negru pentru fotoni după ce au scăpat de la epoca de reionizare. Acesta este exact ceea ce se observă pentru CMB., Figura din dreapta trasează o curbă teoretică a corpului negru împreună cu datele CMB din satelitul COsmic Background Explorer (COBE). Acordul este atât de bun încât este imposibil să se distingă datele de curba teoretică.
  2. fotonii CMB au fost emise la epoca de recombinare atunci când Universul a avut o temperatură de aproximativ 3.000 Kelvin., Cu toate acestea, ele au fost cosmologice redshifted la lungimi de undă mai mari în timpul lor ~13 miliarde de ani de calatorii prin Univers în expansiune, și sunt acum detectate în regiune cu microunde a spectrului electromagnetic la o temperatură medie de 2.725 Kelvin. Acest lucru este de acord cu ceea ce prezice Teoria Big Bang.cu toate acestea, teoria standard Big Bang nu ține cont de toate proprietățile observate ale CMB., În special, odată ce eliminăm dipolul care apare din cauza mișcării noastre în univers, CMB este incredibil de uniform pe cer, variind cu nu mai mult de o parte din zece mii. Acest lucru sugerează că regiuni ale Universului care sunt acum larg separate, au fost odată suficient de aproape pentru a „comunica” între ele pentru a-și egaliza temperatura. Totuși, acest lucru nu este posibil având în vedere teoria Standard A Big Bang-ului, vârsta universului și viteza finită a luminii.,

    modelul Big Bang-ului, singură, nu poate considerare pentru o temperatură uniformă a CMB. O perioadă de inflație este, de asemenea, necesară pentru ca regiunile Universului timpuriu să fie suficient de apropiate pentru a se egaliza termic.
    Credit: NASA/COBE

    linia roșie din figura din stânga arată că, conform teoriei Big Bang-ului, universul avea o rază mai mare de 10-10 metri la 10-45 de secunde după Big Bang., Deoarece viteza luminii se deplasează la 3×108 m/s, informațiile ar fi putut călători doar ~3×10-37 metri în acest timp. Prin urmare, teoria Big Bang-ului face imposibil ca întregul univers să-și fi egalizat temperatura în aceste vremuri timpurii, deoarece nu tot Universul era în comunicare. În viața de zi cu zi nu putem primi informații dincolo de orizontul nostru, așa că aceasta este cunoscută sub numele de problema orizontului.pentru a rezolva problema orizontului, astronomii au introdus o perioadă inflaționistă în modelul Big Bang (Regiunea albastră în figura)., Această creștere bruscă a ratei de expansiune a Universului la scurt timp după Big Bang, rezolvă nu numai problema orizontului, ci și problema planeității. Prin urmare, a fost acceptat ca parte a modelului actual de concordanță al cosmologiei.prezența unei radiații de fond care are o temperatură, spectru și uniformitate în concordanță cu cosmologia Big Bang și inflația este extrem de dificil de produs prin orice alte mijloace. Prin urmare, astronomii cred că studiind proprietățile CMB, ei studiază de fapt condițiile Universului timpuriu.,