Kosmiese mikrogolfagtergrond - artikels met gnd-identifis
★ Kosmiese mikrogolfagtergrond - artikels met gnd-identifiseerders ..
★ Kosmiese mikrogolfagtergrond
Die kosmiese mikrogolfagtergrond in Oerknalkosmologie is elektromagnetiese straling as 'n oorblyfsel van 'n vroee stadium van die heelal. Die KMA is flou kosmiese agtergrondstraling wat die hele ruimte vul. Dit is 'n belangrike bron van data oor die vroee heelal omdat dit die oudste elektromagnetiese straling in die heelal is, dit dateer van die herkombinasie-epog. Deur 'n tradisionele optiese teleskoop is die ruimte tussen sterre en sterrestelsels heeltemal donker. 'n Radioteleskoop wat sensitief genoeg is, registreer egter 'n dowwe agtergrondgeraas, of -gloed, byna isotropies, wat nie verbind word met enige ster, sterrestelsel of ander voorwerp nie. Hierdie gloed is die sterkste in die mikrogolfstreek van die radiospektrum.
Die toevallige ontdekking van die KMA in 1964 deur die Amerikaanse radiosterrekundiges Arno Penzias en Robert Wilson was die uiteinde van werk wat in die 1940s begin is en waarvoor die ontdekkers in 1978 die Nobelprys vir fisika ontvang het.
KMA is 'n belangrike bewys van die Oerknal-oorsprong van die heelal. Toe die heelal jonk was, voor die vorming van sterre en planete, was dit digter en baie warmer, en was dit gevul met die eenvormige gloed van 'n witwarm mis van waterstofplasma. Namate die heelal uitgedy het die plasma én die straling wat dit gevul het, afgekoel. Toe die heelal koel genoeg was, het protone en elektrone gekombineer om neutrale waterstofatome te vorm. Anders as die ongekombineerde protone en elektrone, kon hierdie nuut gevormde atome nie die termiese straling deur middel van Thomson-verstrooiing verstrooi nie, en so het die heelal deursigtig geword in plaas van om 'n ondeursigtigte mis te wees. Kosmoloe verwys na die tydperk toe neutrale atome die eerste keer gevorm het as die "herkombinasie-epog" en die verskynsel kort daarna, toe fotone vrylik deur die ruimte begin beweeg het in plaas daarvan om voortdurend deur elektrone en protone in plasma verstrooi te word, as "fotonontkoppeling". Die fotone wat in die tydperk van fotonontkoppeling bestaan het, versprei sedertdien steeds, hoewel hulle dowwer en minder energiek word omdat die uitdying van die heelal veroorsaak dat hulle golflengte mettertyd toeneem en golflengte is omgekeerd gelyk aan energie, volgens Planck se verhouding.
1. Presiese meting
'n Presiese meting van die KMA is uiters belangrik in kosmologie, want enige voorgestelde model van die heelal moet hierdie straling kan verduidelik. Die KMA het 'n termiese swartstralerspektrum by 'n temperatuur van 2.725 4 8 ± 0.000 5 7 K. Die stralingsdigtheid dE ν /dν bereik 'n hoogtepunt by 160.23 GHz, in die mikrogolfomvang van frekwensies, wat ooreenstem met 'n fotonenergie van sowat 6.626 ⋅ 10 -4 eV. Alternatiewelik, as stralingsdigtheid gedefinieer word as dE λ /dλ, is die maksimum golflengte 1.063 mm 282 GHz, 1.168 ⋅ 10 -3 eV fotone. Die gloed is byna eenvormig in alle rigtings, maar die klein variasies toon 'n spesifieke patroon, dieselfde as wat verwag sal word van 'n redelik eenvormig verspreide warm gas wat uitgesit het tot die huidige grootte van die heelal. Veral die stralingsdigtheid teen verskillende waarnemingshoeke in die lug bevat klein anisotropiee, of onreelmatighede, wat verskil na gelang van die grootte van die streek wat ondersoek word. Hulle is in detail gemeet en kom ooreen met wat verwag kan word as klein termiese variasies, wat veroorsaak word deur kwantumskommelings van materie in 'n baie klein ruimte, uitgesit het tot die grootte van die waarneembare heelal wat ons vandag sien. Dié veld word baie aktief bestudeer en wetenskaplikes probeer om beter data te kry sowel as om die aanvanklike toestande van uitdying beter te vertolk. Hoewel baie verskillende prosesse die algemene vorm van 'n swartstralerspektrum kan teweegbring, het geen ander model buiten die Oerknal nog die wisselings verduidelik nie. Daarom beskou die meeste kosmoloe die Oerknalmodel as die beste verduidelik van die KMA.
Die hoe mate van eenvormigheid dwarsdeur die waarneembare heelal en die klein, maar gemete anisotropie ondersteun die Oerknalmodel in die algemeen en die ΛKDM-model in besonder.
Die kosmiese mirogolfagtergrondstraling is 'n emissie van eenvormige swartstraler- termiese energie uit alle dele van die lug. Die straling is onreelmatig teen sowat een deel in 100 000.
In die Oerknalmodel word voorspel dat die pas ontstaande heelal ná sowat 10 -37 sekondes eksponensiele groei ondergaan het wat fetlik alle onreelmatighede uitgestryk het. Die oorblywende onreelmatighede is veroorsaak deur kwantumskommelings in die inflasieveld wat die inflasie veroorsaak het. Lank voor die vorming van sterre en planete was die vroee heelal kleiner en baie warmer. Van sowat 10 -6 sekondes ná die Oerknal is dit gevul met 'n eenvormige gloed van witwarm mis van die wisselwerkende plasma van fotone, elektrone en barione.
Namate die heelal uitgedy het afkoeling veroorsaak dat die energiedigtheid van die plasma begin afneem het totdat dit moontlik geraak het vir die elektrone om met die protone te kombineer en so waterstofatome te vorm. Hierdie herkombinasie het plaasgevind toe die temperatuur sowat 3 000 K was, of toe die heelal sowat 379 000 jaar oud was. Omdat fotone nie 'n wisselwerking met hierdie elektries neutrale atome gehad het nie, het die fotone vrylik deur die ruimte begin beweeg en dit het die ontkoppeling van materie en straling tot gevolg gehad.
Die kleurtemperatuur van die ontkoppelde fotone neem sedertdien voortdurend af, dit is nou 2.7260 ± 0.0013 K, en sal aanhou afneem namate die heelal uitdy. Volgens die Oerknalmodel kom die straling uit die lug wat ons vandag meet, van 'n sferiese oppervlak bekend as die "oppervlak van die laaste verstrooiing". Dit verteenwoordig die stel liggings in die ruimte waar die ontkoppeling na raming plaasgevind het en op 'n tydstip sodat die fotone van daardie afstand af waarnemers pas bereik het. Die meeste van die stralingsenergie in die heelal is in die kosmiese mikrogolfagtergrond, en dit maak 'n klein deeltjie van rofweg 6 × 10 −5 uit van die totale digtheid van die heelal.
Twee van die groot suksesse van die Oerknalteorie is die voorspelling van die byna perfekte swartstralerspektrum en die gedetailleerde voorspelling van die anisotropiee in die KMA. Die KMA-spektrum is die swartstralerspektrum wat nog die noukeurigste gemeet is.
Die energiedigtheid van die KMA is 0.25 eV / cm3 4.005 × 10 −14 J / m3 of 400-500 fotone / cm 3.
3. Verdere leesstof
Balbi, Amedeo 2008. The music of the big bang: the cosmic microwave background and the new cosmology. Berlyn: Springer. ISBN 978-3540787266.
Evans, Rhodri 2015. The Cosmic Microwave Background: How It Changed Our Understanding of the Universe in Engels. Springer. ISBN 9783319099279.
Student Friendly Intro to the CMB 'n Stap-vir-stap bekendstelling aan die KMA.
KMA op arxiv.org.
Oudio: Fraser Cain en dr. Pamela Gay. "The Big Bang and Cosmic Microwave Background" – Oktober 2006.
eienskappe van die kosmos gee: die bestaan en struktuur van die kosmiese mikrogolfagtergrond die grootskaalse struktuur in die verspreiding van sterrestelsels
waarnemingskosmologie sedert die 1990 s, insluitende van die kosmiese mikrogolfagtergrond veraf supernovas en die rooiverskuiwing van sterrestelsels
n wisselwerking met materie en vorm hulle wat vandag as die kosmiese mikrogolfagtergrond waargeneem word. Tanabashi, M. 2018, chpt. 21.4.1: Big - Bang
nie afstande op die tyd toe die lig uitgestraal is nie. Die kosmiese mikrogolfagtergrond KMA wat ons vandag sien, is byvoorbeeld met die fotonontkoppeling
ondersteun word deur bewyse in sterrekunde en fisika, soos die kosmiese mikrogolfagtergrond en Hubble se wet. Sterrebeelde, of konstellasies, was aanvanklik
die Amundsen - Scott Suidpoolstasie bestudeer die hemelkoepel en kosmiese mikrogolfagtergrond as gevolg van die osoongat en die gebied se droë, koue omgewing
veronderstel word, vergroot die golflengte van die kosmiese mikrogolfagtergrond met 1029, wat die skaal van die kosmiese lighorison oorskry en die bewys van die