WIDMO PROMIENIOWANIA RELIKTOWEGO wyznaczył w 1990 roku satelita COBE (Cosmic Background Explorer). Okazało się, że ma ono dokładnie taki charakter, jak przewidywano. To wspaniale osiągnięcie zostało jednak przysłonięte przez kolejne wielkie odkrycie. COBE zaobserwował w rozkładzie temperatury tego promieniowania niewielkie fluktuacje na poziomie jednej części na 100 tys., których obserwatorzy pracowicie poszukiwali przez przeszło 20 lat. Są one bowiem kluczem do rozwiązania zagadki pochodzenia struktury we Wszechświecie, czyli odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób z pierwotnej plazmy powstały galaktyki, gwiazdy i planety. Od tej pory naukowcy konstruują coraz to wymyślniejsze urządzenia do badania mikrofalowego promieniowania tła. Ukoronowaniem ich wysiłków było wystrzelenie w 2001 roku sondy WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), która okrąża Słońce w odległości około 1.5 min km od naszej planety. Dane dostarczone przez WMAP dowodzą, że fluktuacje temperatury układają się we wzór, który przewidziały teorie kosmologiczne: w pozornym chaosie gorące i zimne plamy na mapie rozkładu temperatury mają charakterystyczne rozmiary.

Co więcej, badacze zdołali określić na podstawie tych danych wiek, skład i geometrię Wszechświata. Jest to procedura podobna do próby odgadnięcia budowy instrumentu muzycznego na podstawie analizy wydawanego przezeń dźwięku. Kosmiczną symfonię grają jednak bardzo dziwni muzycy, a jeszcze dziwniejsze są pojawiające się w niej zbieżności, które aż się proszą o wyjaśnienie. Podstawy naszego rozumienia procesów fizycznych, które odpowiadają za obserwowane efekty, pochodzą z końca lat sześćdziesiątych, kiedy to P. James E. Peebles z Princeton University i jego doktorant Jer Yu zauważyli, że we wczesnym Wszechświecie mogły rozchodzić się fale dźwiękowe. (Niemal w tym samym czasie do takich samych wniosków doszli Jaków B. Zeldowicz i Raszid A. Suniajew z Moskiewskiego Instytutu Matematyki Stosowanej).

Kiedy promieniowanie było związane z materią, ściśle sprzężony układ fotonów, elektronów i protonów zachowywał się jak gaz, w którym fotony rozpraszały się na elektronach niczym pociski odbijające się rykoszetem. Podobnie jak w powietrzu, niewielkie zaburzenie gęstości gazu rozchodziło się w postaci fali dźwiękowej jako ciąg zagęszczeń i rozrzedzeń. Zagęszczanie gazu podgrzewało go, a rozrzedzanie studziło. Dlatego wszelkie zaburzenia we wczesnym Wszechświecie miały wpływ na rozkład fluktuacji temperatury. OKOŁO 380 TYS. LAT PO WIELKIM WYBUCHU, gdy odległości we Wszechświecie urosły do jednej tysięcznej ich dzisiejszych wartości, temperatura gazu obniżyła się na tyle, że elektrony zostały wychwycone przez protony i tak powstały neutralne atomy. Proces ten, zwany rekombinacją, gwałtownie zmienił sytuację fotony nie były już rozpraszane przez naładowane cząstki. Dzięki temu po raz pierwszy mogły się swobodnie poruszać w przestrzeni. Fotony uwolnione z gorętszych i gęstszych obszarów miały nieco wyższe energie niż te pochodzące z obszarów chłodniejszych i bardziej rozrzedzonych

Tagi: temperatura, wszechświat, promieniowanie

Katalog

Partnerzy

Reklama