Promieniowanie reliktowe

Wczesny wszechświat był nieprzezroczysty dlatego też nie możemy go obserwować. 300 000 lat po Wielkim Wybuchu wszechświat stał się na tyle rzadki, że wypełniające go fotony gorącego promieniowania nie zostały do dziś pochłonięte przez żadne cząstki materii. Wtedy nastąpiło oddzielenie się materii od promieniowania. Fotony z tamtych czasów możemy obserwować dziś jako dochodzące do nas ze wszystkich stron promieniowanie tła. Choć promieniowanie to początkowo było tak gorące, jak otaczająca je materia tzn. około 1000 K, obecnie uległo tak znacznemu przesunięciu ku podczerwieni, że odpowiada promieniowaniu mikrofalowemu o temperaturze 2,7 Kelwinów.

Wykonując obserwacje radioastronomiczne, po raz pierwszy promieniowanie reliktowe wykryli A. A. Penzias i R. W. Wilson w 1965 roku. Promieniowanie to intensywnie badano za pomocą satelity COBE (Cosmic Background Explorer) wystrzelonej w 1992 roku, który miał udzielić odpowiedzi na podstawowe pytania dotyczące wczesnego Wszechświata. Powstała mapa tego promieniowania pochodząca z różnych rejonów Wszechświata. Wyraźnie widać obszary o wyższej i niższej temperaturze.
Dalsze rewelacje przyniosły jeszcze dokładniejsze pomiary prowadzone za pomocą balonów stratosferycznych w ostatniej dekadzie. Rozmiary niejednorodności ujawniły geometrię Wszechświata. Zanim bowiem promieniowanie dotarło do radioteleskopów, musiało odbyć długą podróż przez przestrzeń kosmiczną. Jeśli jest ona zakrzywiona, to obraz niejednorodności powinien być zniekształcony (powiększony lub pomniejszony). Niczego takiego jednak nie wykryto. Stąd wysnuto wniosek, że czasoprzestrzeń naszego Wszechświata nie jest zdeformowana i wszechświat jest płaski.


Promieniowanie reliktowe

Mapa fluktuacji promieniowania reliktowego z satelity COBE

Niektórzy twierdzili, iż z promieniowania tła nie można wysnuwać tak daleko idących wniosków o Wszechświecie. Nie wszyscy bowiem zgadzali się z tym, że to słabe promieniowanie rzeczywiście niesie informację o zalążkach najwcześniejszych struktur kosmicznych. Na pierwotne promieniowanie mogły przecież nałożyć się dużo późniejsze wydarzenia w historii kosmosu, na przykład promieniowanie gromad galaktyk albo elektronów z międzygwiazdowej przestrzeni Drogi Mlecznej. Mogły one zmieszać się z promieniowaniem tła i dać fałszywy obraz.
Jeśli mikrofale są rzeczywiście śladem po gorącej epoce, to powinny być lekko spolaryzowane na brzegach cętek czyli obszarów o różnej temperaturze, gdyż ulegały wtedy rozproszeniu na plazmie. Zmierzyć polaryzację mikrofal było jednak dużo trudniej niż temperaturę. Umieszczono w 2002 roku radioteleskop DASI w stacji polarnej Amundsena-Scotta na biegunie południowym, gdyż tam atmosfera ma najmniej wilgoci, która pochłania mikrofale. Pomiar zajął aż 271 dni, ale zakończył się sukcesem. Stwierdzono, że promieniowanie tła jest lekko spolaryzowane. Polaryzacja promieniowania może opowiedzieć jak materia się poruszała. Dokładniejsze badania być może rozstrzygną, która z kilku współczesnych teorii dotyczących początku czasu i przestrzeni jest prawdziwa.
W czerwcu 2001 roku wystrzelono sondę WMAP. Po roku nieustannych obserwacji sonda dostarczyła mapy promieniowania tła o bezprecedensowej precyzji. Można zobaczyć na nich pierwotne zaburzenia, z których powstały później galaktyki, gromady i supergromady. Najważniejszym nowym wynikiem są pomiary polaryzacji promieniowania tła. Dzięki wynikom z WMAP w połączeniu z innymi obserwacjami można te parametry uściślić. Dlatego też dziś kosmolodzy są zgodni, że wiek Wszechświata wynosi około 13,7 miliardów lat i w wielkiej skali kosmos jest płaski, opisuje się go znaną ze szkoły geometria euklidesową.

Promieniowanie reliktowe

 

Mapa fluktuacji promieniowania reliktowego z satelity W_MAP

Dopasowanie rozkładu rozmiarów kątowych plamek fluktuacyjnych najlepiej pasuje do płaskiej geometrii wszechświata przy założeniu obecności stałej kosmologicznej.

Opracowanie tekstu: Agnieszka Zawada

Odsłony: 4474
Kategoria: