Maailmankaikkeuden ikä: 13,8 miljardia vuotta ja Planckin mittaukset

Tutustu maailmankaikkeuden 13,8 miljardin vuoden ikään ja Planckin tarkkoihin mittauksiin — selkeä katsaus kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn ja laajenemisen tuloksiin.

Kosmologiassa maailmankaikkeuden ikä on aika, joka on kulunut alkuräjähdyksestä. Maailmankaikkeuden iäksi on mitattu parhaiten 13,8 miljardia vuotta (tarkemmin sanottuna 13,798 ± 0,037 miljardia vuotta). Viimeisimmät ja tarkimmat mittaukset on tehnyt Planck-avaruusalus. Nämä mittaukset tehtiin kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn ja maailmankaikkeuden laajenemisen avulla.

Miten Planck määrittää iän?

Planck-satelliitti mittasi tarkasti kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB) pieniä lämpötila- ja polarisaatioeroja taivaalla. Nämä vaihtelut sisältävät tietoa varhaisesta maailmankaikkeudesta: aineen ja säteilyn suhteesta, pimeän aineen ja pimeän energian osuuksista sekä kosmisen laajenemisen nopeudesta eri aikoina. Kosmologinen malli (useimmiten niin kutsuttu ΛCDM-malli) yhdistetään mittauksiin, minkä avulla voidaan laskea, kuinka kauan aikaa on kulunut alkuräjähdyksestä nykyhetkeen.

Mikä on laskennan periaate lyhyesti?

• Akustiset huiput: CMB:n määrämuotoiset vaihtelut, eli akustiset huiput, kertovat maailmankaikkeuden tiheyskomponenteista ja laajenemishistoriasta.
• Parametrien istutus: Mittaamalla näitä piirteitä voidaan arvioida kosmologisia parametreja (esim. Hubble'n vakio H0, kokonaisenergian tiheys, baryonien ja pimeän aineen osuudet).
• Ajan integrointi: Tunnetuilla parametreilla integroidaan universumin laajenemisyhtälöitä taaksepäin, jolloin saadaan arvio ajasta, joka on kulunut alusta tähän päivään — eli maailmankaikkeuden ikä.

Muita riippumattomia menetelmiä

Planckin tulokset eivät ole ainoa tapa arvioida universumin ikää. Muut menetelmät tukevat samaa suuruusluokkaa, vaikka niillä on yleensä suuremmat epävarmuudet:

• Vanhimmat tähtijoukot, kuten globular clusters, joiden iät saadaan tähtien evoluutiomalleista.
• Valkoisten kääpiöiden jäähtymisajat (white dwarf cooling).
• Radioaktiivinen ajoitus tietyissä erittäin vanhoissa tähdissä (esim. uraani- ja thorium-suhteet).
• Baryonisten akustisten värähtelyjen (BAO) mittaukset ja Type Ia -supernovat, jotka yhdessä CMB:n kanssa parantavat parametrien tarkkuutta.

Epävarmuudet ja nykyiset keskustelut

Planckin arvo on erittäin tarkka, mutta se perustuu oletuksiin kosmologisesta mallista (ΛCDM). On olemassa tunnettu jännite, Hubble-jännite, jossa paikalliset mittaukset Hubble'n vakion suuruudesta antavat hieman suuremman arvion kuin CMB:hen perustuvat analyysit. Jos tulevat havainnot osoittavat, että perustavanlaatuiset oletukset muuttuvat, myös universumin iän arvio voi muuttua.

Miksi ikä on tärkeä?

Maailmankaikkeuden iän tarkka määrittäminen auttaa ymmärtämään varhaisia prosesseja (kuten kosmisen inflaation ja rakenteiden muodostumisen), rajoittamaan pimeän aineen ja pimeän energian ominaisuuksia sekä testaamaan teoreettisia malleja. Arvio ~13,8 miljardia vuotta on yksi nykyaikaisen kosmologian peruslukuarvoista ja toimii viitekehyksenä monille muille kosmologisille mittauksille ja teorioille.

Hae kirjaimella