WMAP

Nimi ja ülesanne

"MAP" tähendab "Microwave Anisotropy Probe" ('mikrolaineteanisotroopsuse sond'). Selle ülesanne oli kosmilise taustkiirguse ebaühtluse uurimine. Kuna kiirguse kohta pidi valmistatama kaart, mis tõttu lühend "MAP" oli sobiv (map on inglise keeles 'kaart'). Detsembris 2002 anti kosmoseaparaadile nimeks "WMAP". Täht W tähistab füüsik David Todd Wilkinson (1935–2002), kes oli üks taustkiirguse uurimise pioneere. 
WMAP-i eelkäija oli Maa tehiskaaslane COBE, mis uuris taustkiirgust juba 1989–1992 Maa-lähedaselt orbiidilt. WMAP pidi valmistama 20 korda parema lahutusvõimega kaardi. WMAP-i instrumendid suudavad mõõta 20 miljondiku kraadiseid temperatuurierinevusi. WMAP-ile valiti ka uus vaatluspunkt: Päikese-Maa Lagrange'i punkt L₂, mis asub Maast 1,5 miljoni km kaugusel. Seda 840 kg raskust kosmoseaparaati nimetatakse Exploreri programmi raames Explorer 79. Ta kuulub seeriasse MIDEX.
Alates 2009. aastast hakkas taustkiirgust mõõtma Euroopa Kosmoseagentuuri kosmoseaparaat Planck veel kolm korda suurema lahutusvõimega.

Mõõtmised ja mõõteriistad

Kosmilise mikrolaine-taustkiirguse temperatuuri tuleb mõõta täpselt üle kogu taeva kõrge nurklahutuse ja tundlikkusega. Aparatuuri kavandamisel peeti eelkõige silmas lõppkaartide süstemaatiliste vigade minimeerimist. WMAP pidi kaardistama taustkiirguse suhtelist temperatuuri üle kogu taeva nurklahutusega vähemalt 0,3° ja tundlikkusega 20 µK 0,3° ruutpikseli kohta. Süstemaatilised vead ei tohtinud ületada 5 µK pikseli kohta.
WMAP kasutas diferentsiaalseid mikrolaineradiomeetreid, mis mõõtsid temperatuurierinevusi kahe taevapunkti vahel.
WMAP skaneeris taevast nii, et ta kattis iga päev umbes 30% taevast. Et Lagrange'i L₂ punkt käib Maaga ümber Päikese kaasas, siis vaatles WMAP iga kuue kuu jooksul kogu taevast. Et hõlpsamini kõrvale jätta meie Galaktikast ning teistest allikatest tulevaid ja taustkiirguse mõõtmisi segavaid signaale, kasutas WMAP viit sagedusriba vahemikus 22...90 GHz.

Asukoht ja selle eelised

WMAP tiirleb ümber Päikese-Maa Lagrange'i punkti L₂, mis asub Maast 1,5 miljoni km kaugusel. See punkt asub Päikest ja Maad ühendaval joonel Maale lähemal kui Päikesele. Selles punktis on Maa gravitatsioonijõud võrdne tsentripetaaljõuga, mis on vajalik, et taevakeha tiirleks oma orbiidil ümber Päikese sama tiirlemisperioodiga nagu Maa. Selle tõttu seisaks taevakeha seal Päikese ja Maa suhtes paigal. Päikese gravitatsioonivälja tugevus on seal 2% (118 µm/s²) võrra väiksem kui Maal (5,9 mm/s²); nõutava tsentripetaaljõu kasv on pool sellest vahest (59 µm/s²). Mõlema efekti summat tasakaalustab Maa gravitatsioonivälja tugevus, mis on samuti 177 µm/s².
Seal on vaatlusteks eriti stabiilne keskkond, sest kosmoseaparaat on alati oma varjukiga Päikese, Maa ja Kuu (soojus)kiirguse eest kaitstud, vaadeldes takistamatult süvakosmost.

Lennu kulg

WMAP lennutati üles 30. juunil 2001 kell 15.46 Põhja-Ameerika idaaja suveaja järgi Canaverali Neeme Õhujõudude Jaamast kanderaketil Delta II.
Orbiidile ümber Langrange'i L₂ punkti jõudis ta 1. oktoobril 2001.

Tulemused

Aparaat on saanud varasematest täpsemaid kosmoloogiliste parameetrite mõõtmisandmeid. Kuigi ta kogub ikka veel andmeid, on uurijad saadud andmeid juba olemasolevatest teoreetilistest mudelitest lähtudes tõlgendanud.

Universumi koostis

Universumi koostiseks saadi 4% tavalist ainet (barüonainet), 23% tumeainet, mis ei kiirga ega neela valgust, ja 73% saladuslikku tumeenergiat, mis kiirendab Universumi paisumist.

Universumi geomeetria

Universumil paistab olevat lame eukleidiline geomeetria (lame Universum).

Universumi paisumine

Universumi paisumine kestab tumeenergia suure panuse tõttu igavesti.

Universumi vanus

Universumi vanus hinnatakse 13,7 miljardile aastale. Mõõtmisviga jääb 1% piiresse, nii et hinnang on väga täpne.

Esimesed tähed

Esimesed tähed olid Universumis juba 200 miljonit aastat pärast Suurt Pauku (umbes 13,5 miljardit aastat tagasi). See oli üllatav tulemus, sest paljud uurijad olid arvanud, et tähed tekkisid palju hiljem.

Hubble'i konstant

Hubble'i konstant H₀ = 70,1 ± 1,3 (km/s)/Mpc.

Kosmoloogiateooriate kinnitus

Andmed kinnitavad Suure Paugu ja inflatsioonilise universumi teooriat. Polarisatsiooni mõõtmised kinnitavad inflatsioonilise universumi lihtsaimat versiooni. Mis puudutab inflatsioonilist universumit, siis kvadrupoolmomendi suurima nurkmõõtme osas esineb seletamatu anomaalia.