KOZMIK MIKRODALGA ARKAPLANI NEDIR?

Send

Binlerce yıldır insan Evreni düşünüyor ve gerçek boyutunu belirlemeye çalışıyor. 20. yüzyılda, bilim adamları Evrenin ne kadar geniş (hatta belki de bitmeyen) olduğunu anlamaya başladılar.

Ve uzaya daha uzağa bakarken ve zamanda daha derine bakarken, kozmologlar gerçekten şaşırtıcı şeyler keşfettiler. Örneğin, 1960'larda gökbilimciler, her yönden tespit edilebilen mikrodalga arkaplan radyasyonunun farkına vardılar. Kozmik Mikrodalga Arkaplanı (CMB) olarak bilinen bu radyasyonun varlığı, Evrenin nasıl başladığını anlamamıza yardımcı oldu.

Açıklama:

SPK esasen tüm Evrene nüfuz eden en eski kozmolojik çağdan kalan elektromanyetik radyasyondur. Büyük Patlama'dan yaklaşık 380.000 yıl sonra oluştuğuna inanılıyor ve ilk yıldızların ve galaksilerin nasıl oluştuğuna dair ince göstergeler içeriyor. Bu radyasyon optik teleskoplar kullanılarak görünmezken, radyo teleskopları radyo spektrumunun mikrodalga bölgesinde en güçlü olan zayıf sinyali (veya parlamayı) tespit edebilir.

SPK, Dünya'dan her yöne 13.8 milyar ışıkyılı uzaklıkta görünür ve bu da bilim adamlarının bunun Evrenin gerçek yaşı olduğunu belirlemeye öncülük ediyor. Ancak, Evrenin gerçek boyutunun bir göstergesi değildir. Alanın, erken Evren'den bu yana genişleme durumunda olduğu (ve ışık hızından daha hızlı büyüdüğü) göz önüne alındığında, SPK sadece görebildiğimiz en uzak zaman.

Büyük Patlama ile İlişki:

SPK, Big Bang Teorisi ve modern kozmolojik modellerin (Lambda-CDM modeli gibi) merkezinde yer alır. Teoriye göre, Evren 13.8 milyar yıl önce doğduğunda, tüm maddeler tek bir sonsuz yoğunluk ve aşırı sıcak noktasına yoğunlaştırıldı. Maddenin aşırı ısısı ve yoğunluğu nedeniyle, Evrenin durumu oldukça kararsızdı. Aniden, bu nokta genişlemeye başladı ve bildiğimiz gibi Evren başladı.

Şu anda, boşluk, protonlar, nötronlar, elektronlar ve fotonlardan (ışık) oluşan beyaz-sıcak plazma parçacıklarının düzgün bir ışıltısı ile dolduruldu. Big Bang'den sonra 380.000 ila 150 milyon yıl arasında, fotonlar sürekli olarak serbest elektronlarla etkileşime giriyordu ve uzun mesafeler kat edemiyorlardı. Bu nedenle, bu çağın halk dilinde “Karanlık Çağlar” olarak adlandırılması nedenidir.

Evren genişlemeye devam ettikçe, elektronların hidrojen atomları oluşturmak için protonlarla birleşebildiği noktaya kadar soğutuldu (Rekombinasyon Dönemi). Serbest elektronların yokluğunda, fotonlar Evren boyunca engelsiz hareket edebildiler ve bugün olduğu gibi görünmeye başladılar (yani şeffaf ve ışıkla nüfuz ediyorlar). Aradan geçen milyarlarca yıl boyunca, Evren genişlemeye ve soğumaya devam etti.

Alanın genişlemesi nedeniyle, fotonların dalga boyları kabaca 1 milimetreye kadar büyüdü ('kırmızıya kaydı') ve etkili sıcaklıkları mutlak sıfırın - 2.7 Kelvin'in (-270 ° C; -454 ° F) biraz altına düştü. Bu fotonlar Uzay Dergisi'ni doldurur ve uzak kızılötesi ve radyo dalga boylarında tespit edilebilen bir arka plan ışığı olarak görünür.

Çalışmanın Tarihçesi:

SPK'nın varlığı ilk olarak 1948'de Ukraynalı-Amerikalı fizikçi George Gamow tarafından öğrencileri Ralph Alpher ve Robert Herman ile birlikte teorize edildi. Bu teori, ışık elementlerinin (hidrojen, helyum ve nükleosentezin sonuçları üzerine yaptıkları çalışmalara dayanıyordu. lityum) erken Evren sırasında. Esasen, bu elementlerin çekirdeklerini sentezlemek için, erken Evren'in aşırı sıcak olması gerektiğini fark ettiler.

Ayrıca, bu aşırı sıcak dönemden kalan radyasyonun Evrene nüfuz edeceğini ve tespit edilebileceğini teorileştiler. Evrenin genişlemesi nedeniyle, bu arka plan radyasyonunun, mikrodalga dalga boylarına karşılık gelen, mutlak sıfırın sadece beş derece üzerinde 5 K (-268 ° C; -450 ° F) düşük bir sıcaklığa sahip olacağını tahmin ettiler. SPK için ilk kanıt 1964 yılına kadar tespit edilmedi.

Bu, Amerikalı astronom Arno Penzias ve Robert Wilson'ın, radyo astronomi ve uydu iletişim deneyleri için kullanmayı amaçladıkları Dicke radyometresini kullanarak sonucuydu. Bununla birlikte, ilk ölçümlerini gerçekleştirirken, hesaplayamadıkları ve sadece arka plan radyasyonunun varlığı ile açıklanabilecekleri fazla 4.2K anten sıcaklığını fark ettiler. Keşiflerinden dolayı 1978'de Penzias ve Wilson'a Fizikte Nobel Ödülü verildi.

Başlangıçta, SPK'nın tespiti, farklı kozmolojik teorilerin savunucuları arasında bir tartışma kaynağıydı. Büyük Patlama Teorisi savunucuları bunun Büyük Patlama'dan geriye kalan “kalıntı radyasyon” olduğunu iddia ederken, Kararlı Devlet Teorisi savunucuları bunun uzak galaksilerden dağılan yıldız ışığının sonucu olduğunu iddia ettiler. Bununla birlikte, 1970'lerde, Big Bang yorumunu destekleyen bilimsel bir fikir birliği ortaya çıkmıştı.

1980'lerde yer tabanlı araçlar, SPK'nın sıcaklık farkları üzerinde giderek daha katı sınırlar koydu. Bunlar arasında Prognoz 9 uydusundaki (Temmuz 1983'te başlatılan) Sovyet RELIKT-1 misyonu ve NASA Kozmik Arka Plan Gezgini (COBE) misyonu (kimin bulguları 1992'de yayınlandı) yer alıyordu. Çalışmaları için 2006'da COBE ekibi fizik dalında Nobel Ödülü'nü aldı.

COBE ayrıca, CMB'nin plazmada yerçekimsel dengesizliklerin yarattığı erken evrendeki büyük ölçekli yoğunluk değişimlerine karşılık gelen ilk akustik zirve, akustik salınımlarını da tespit etti. Takip eden on yıl boyunca, ilk akustik zirvenin daha doğru ölçümlerini sağlamak olan zemin ve balon tabanlı deneylerden oluşan birçok deney izledi.

İkinci akustik tepe birkaç deneyle geçici olarak tespit edildi, ancak Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası (WMAP) 2001 yılında devreye alınana kadar kesin olarak tespit edilmedi. 2001 ve 2010 yılları arasında, görev tamamlandığında WMAP da üçüncü bir tepe belirledi. 2010'dan bu yana, kutuplaşma ve yoğunluktaki küçük ölçekli değişimler için gelişmiş ölçümler sağlamak üzere SPK'yı izlemek için çoklu görevler kullanılmaktadır.

Bunlar arasında DASI'da QUEST (QUaD) ve Amudsen-Scott Güney Kutbu İstasyonu'ndaki Güney Kutbu Teleskopu ve Şili'deki Atacama Kozmoloji Teleskopu ve Q / U Görüntüleme Deneyi (QUIET) teleskopu gibi yer tabanlı teleskoplar bulunmaktadır. Bu arada, Avrupa Uzay Ajansı’nın Planck uzay aracı SPK'yı uzaydan ölçmeye devam ediyor.

SPK'nın Geleceği:

Çeşitli kozmolojik teorilere göre, Evren bir noktada genişlemeyi durdurabilir ve geri dönmeye başlayabilir, bir çöküşle sonuçlanır ve ardından başka bir Büyük Patlama - aka. Big Crunch teorisi. Büyük Rip olarak bilinen başka bir senaryoda, Evrenin genişlemesi sonunda tüm madde ve uzay zamanının parçalanmasına yol açacaktır.

Bu senaryoların hiçbiri doğru değilse ve Evren hızlanan bir oranda genişlemeye devam ederse, SPK artık tespit edilemediği noktaya doğru kaymaya devam edecektir. Bu noktada, Evren'de yaratılan ilk yıldız ışığı tarafından geçilecek ve daha sonra Evrenin geleceğinde gerçekleşeceği varsayılan süreçlerin ürettiği arka plan radyasyon alanları tarafından geçilecektir.

Space Magazine'de Kozmik Mikrodalga Arkaplanı hakkında birçok ilginç makale yazdık. İşte Kozmik Mikrodalga Arkaplan Radyasyonu Nedir ?, Big Bang Teorisi: Evrenimizin Evrimi, Kozmik Enflasyon Nedir? En Eski Evreni Anlama Arayışı, Landmark Keşfi: Yeni Sonuçlar Kozmik Enflasyon için Doğrudan Kanıt Sağlıyor ve Evren Ne Kadar Hızlanıyor? Hubble ve Gaia, Bugüne Kadarki En Doğru Ölçümleri Yapmak İçin Ekip Kuruyor.

Daha fazla bilgi için NASA’nın WMAP görev sayfasına ve ESA’nın Planck görev sayfasına göz atın.

Astronomi Cast de konuyla ilgili bilgi sahibidir. Burada dinleyin: Bölüm 5 - The Big Bang and Cosmic Microwave Background

Kaynaklar: