متعلق به: نجوم
همچنین نگاه کنید به: کیهان شناسی ، ماهواره های زمین ، نقاط لاگرانژ
کشف تابش زمینه کیهانی
به اصطلاح تابش زمینه کیهانی (CMB = تابش زمینه مایکروویو کیهانی) در 1964 توسط رابرت ویلسون (* 1936) و آرنو پنزیاس (* 1933) كه توسط آزمایشگاه های بل به طور تصادفی (به عنوان تابش تداخل) كشف شد. در واقع ، ویلسون و پنزیاس می خواستند ارتباطات را از طریق ماهواره های زمینی با یک آنتن شاخ بزرگ در هولدمل ، نیوجرسی آزمایش کنند. این "پروژه پژواک" بود.
Horn-Antenna in Holmdel New Jersey (حق چاپ: ویکیمدیا)
در همان زمان ، اخترفیزیکدانان رابرت دیکه ( 1916-1997) ، James Peebles (* 1935) و David Wilkinson (1935-2002) در نزدیكی Princon ، كه در زمینه كیهان شناسی تحقیق می كرد ، مدل ریاضی ظهور و باید نشان دهنده تکامل جهان باشد. این مدل ریاضی را می توان پیشرو "Lambda CDM" (CDM = ماده تاریک سرد) دانست که امروزه (2021) به طور گسترده ای پذیرفته شده است.
این مدل ، به اصطلاح "Big-Bang-Model" ، گفت ، به اصطلاح ، "طنین" انفجار بزرگ ، یک تابش زمینه کیهانی که هنوز هم باید قابل اندازه گیری باشد. چنین تابشی فقط باید در عمل نشان داده می شد.
ویلسون و پنزیاس جایزه نوبل را برای کشف CMB در سال 1978 دریافت کردند.
رابرت دیکه هرگز جایزه نوبل دریافت نکرد زیرا خودش چیزی کشف نکرده بود ، اما فقط
جیمز Pebles در سال 2019 جایزه نوبل را برای کمک های اساسی خود در جهان شناسی دریافت کرد
پروژه اکو
آزمایشگاه های بل در ایالات متحده می خواستند ارتباطات راه دور را از طریق ماهواره های زمین در دهه 1960 آزمایش کنند. آزمایش ها با ماهواره های ارتباطی به اصطلاح "غیرفعال" مجموعه اکو آغاز شد.
- ماهواره بالونی اکو 1: پرتاب در 12 آگوست 1960
- ماهواره بالون اکو 2: پرتاب در 25 ژانویه 1964
من دارای اکو 2 به همراه دوست مدرسه ای من در آن زمان ، هاجو اغلب می توانست با بسته شدن چشمان برمر اشتادوترودر با چشم غیر مسلح مشاهده کند. ما همچنین توانستیم از معابر ماهواره زمین Echo 2 عکسهای زیبایی بگیریم.
Echo 1 over Goldstone 12.8.1960 (Copyright JPL-Caltech / NASA )
تقریبا. ساعت 4 صبح: دو ستاره درخشان Deneb (بالا) و Wega (پایین بالای کوه) ، مسیر Atair را می توان در سمت چپ رادیو مشاهده کرد.
ماهواره های Echo1 و Echo 2 بودند ماهواره های ارتباطی "غیر فعال" ماهواره های بزرگ با بالون با سطح انعکاس را طراحی و "فقط" کردند.
پس از پرتاب موفقیت آمیز اولین ماهواره ارتباطی فعال (و مدنی) Telstar در 10 ژوئیه 1962 ، آنتن در هولدمل رایگان شد و می توان از آن برای نجوم استفاده کرد.
انفجار بزرگ
امروز (2021) مدل ایجاد جهان (به نام "مدل استاندارد") بر اساس به اصطلاح " مهبانگ"؛ یعنی "تکینگی" که در آن کل جرم و انرژی جهان در یک نقطه بسیار داغ به وجود آمده و سپس منبسط و سرد می شود. در ابتدا این یک پلاسمای داغ پروتون ، الکترون و فوتون بود. در این مرحله اولیه جهان ، تابش ، یعنی فوتون ها ، نمی توانست آزادانه حرکت کند ، زیرا فوتون ها به طور مداوم توسط الکترون های آزاد پراکنده می شوند.
فقط زمانی که جهان به اندازه کافی خنک شده بود تا الکترون ها بتوانند به پروتون ها متصل شوند. برای تشکیل اتم های هیدروژن ، مسیر برای فوتون ها روشن بود. این مورد در دمای تقریبی 3000 K اتفاق می افتد و باید حدود 380،000 سال پس از انفجار بزرگ باشد.
اندازه گیری های مدرن CMB
برای بدست آوردن اندازه گیری دقیق و جامع تر از CMB ، ماهواره های زمین و کاوشگرهای فضایی مورد استفاده قرار گرفتند:
اندازه گیری CMB توسط COBE
ماهواره زمین COBE (= کاوشگر زمینه کیهانی) تابش پس زمینه کیهانی را بهتر و دقیق تر اندازه گیری می کند (ماموریت 1989-1993).
ویلسون و پنزیاس فقط در یک فرکانس اندازه گیری کرده بود اکنون یک طیف فرکانسی کامل می تواند با ماهواره زمین COBE اندازه گیری شود. شدت تابش به عنوان تابعی از فرکانس ، طیف کاملاً ایده آلی از تابش بدن سیاه پلانک را نشان می دهد.
این طیف تابشی مربوط به جسم سیاه پلانک در دمای 2.728 کلوین است.
تابش زمینه کیهانی اندازه گیری شده توسط ماهواره زمین COBE (حق نسخه برداری ویکی مدیا)
علاوه بر این ، COBE توزیع فضایی شدت تابش (دما) را اندازه گیری کرد. CMB تقریباً "ایزوتروپیک" است یعنی از همه جهات تابش یکسانی وجود دارد. COBE تنها قادر به تعیین نوسانات بسیار ناچیز بود. از آنجا تصویر شناخته شده ای مشاهده می شود که نوسانات را با کد رنگ نشان می دهد:
نوسانات در تابش زمینه کیهانی (حق چاپ: ویکیمدیا)
اندازه گیری های ماهواره COBE نشان داد برای اولین بار CMB کاملا ایزوتروپیک نیست. نوسانات کوچک (ناهمسانگردی ها) در تصویر قابل مشاهده است ، اما نزدیک به دقت اندازه گیری COBE است.
اندازه گیری CMB توسط WMAP
بعدا کاوشگر فضایی WMAP (ماموریت 2001-2010) توانست اندازه گیری دقیق تر انجام دهید کاوشگر فضایی WMAP در تاریخ 30 ژوئن 2001 راه اندازی شد و در نقطه لاگرانژ L 2 قرار گرفت. در اصل نام کاوشگر فضایی MAP (پروب آنیزوتروپی مایکروویو) بود ، پس از مرگ دیوید ویلکینسون (به بالا مراجعه کنید) به WMAP تغییر نام داد.
مایکروویو کیهانی WMAP تابش زمینه (حق چاپ: Wikimedia)
نقشه مایکروویو آسمان با اندازه گیری WMAP. کدگذاری رنگ باید کمترین نوسانات (نوسانات) دمای تابش پس زمینه را روشن کند. نوسانات در محدوده میلیونیوم کلوین قابل مشاهده است. رنگهای مایل به قرمز نشانگر مناطق "گرمتر" و مایل به آبی "سردتر" است.
WMAP که در سال 2009 خاموش شد ، توسط کاوشگر فضایی پلانک به موفقیت رسید.
فیلتر کردن اندازه گیری های CMB
برای انجام چنین مواردی نوسانات خوب قابل مشاهده ، الگوهای مختلف تداخل باید قبل از آن انجام شود به اصطلاح از پیش زمینه کم می شود – گفته می شود "فیلتر" است.
با دقت پایین تر (0.01 کیلوگرم) ، CMB در واقع کاملاً همسانگرد و یکدست به نظر می رسد . اندازه گیری ها توسط COBE منجر به ایجاد دمای متوسط CMB 2.726 K می شود.
فقط هنگامی که دقت اندازه گیری بسیار زیاد شود نوسانات ریز ظاهر می شوند. وقتی چیزی دیگر "ایزوتروپیک" نباشد ، "ناهمسانگرد" نامیده می شود. اندازه گیری ناهمسانگردی