Kosminen taustasäteily
Kosminen mikroaaltotaustasäteily (CMB-säteily) on sähkömagneettisen spektrin mikroaaltoalueen säteilyä, joka tulee avaruuden kaikista suunnista. Sen tiedetään olevan peräisin varhaisimmasta alkuvaiheen maailmankaikkeudestamme. Koska maailmankaikkeus on hyvin suuri ja valon nopeus on vakio, tiedämme, että kun CMB-valo saapuu alkuvaiheen maailmankaikkeudesta, se on vanhin havaitsemamme signaali.
Alkuräjähdyksen aikana syntyi paljon korkeaenergistä säteilyä. Sen jälkeen maailmankaikkeudesta tuli suurempi ja kylmempi. Siksi suurienergiset fotonit menettivät suurimman osan alkuperäisestä energiastaan. Tämän seurauksena säteily on nyt sähkömagneettisen spektrin mikroaaltoalueella (mikroaaltoalueella on melko vähän energiaa). Kosminen mikroaaltotausta on säteilyä, joka on kulkenut osumatta mihinkään siitä lähtien, kun maailmankaikkeus muuttui läpinäkyväksi, noin 380 000 vuotta alkuräjähdyksen jälkeen.
Arno Penzias ja Robert Wilson havaitsivat CMB-säteilyn ensimmäisenä. Tutkijat katsovat, että CMB-säteilyn olemassaolo on punasiirtymän ohella tärkeä todiste siitä, että alkuräjähdysteoria on totta.
Myöhemmin saadut tiedot perustuvat Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Planck-avaruusalukseen. Se on suunniteltu havainnoimaan eroja kosmisessa mikroaaltotaustassa (CMB) mikroaalto- ja infrapunataajuuksilla suurella herkkyydellä ja pienellä kulmaerottelukyvyllä. Avaruusalus on saanut työnsä päätökseen, mutta tutkijat analysoivat edelleen tietoja. Suurin mielenkiinto kohdistuu siihen, että on olemassa:
"epäsymmetria keskilämpötiloissa taivaan vastakkaisilla pallonpuoliskoilla". Tämä on vastoin standardimallin ennustetta, jonka mukaan maailmankaikkeuden pitäisi olla suurin piirtein samanlainen mihin suuntaan tahansa katsomme. Lisäksi kylmä piste ulottuu paljon odotettua laajemmalle taivaan alueelle".
Tälle ei ole selitystä.
Kosmisen mikroaaltotaustan (CMB) lämpötilavaihtelut 7 vuoden Wilkinson Microwave Anisotropy Probe -aineistosta koko taivaalla. Kuva on projisointi lämpötilavaihteluista taivaankappaleen yli. Keskilämpötila on 2,725 kelvinin astetta absoluuttisen nollapisteen yläpuolella (absoluuttinen nollapiste vastaa -273,15 ºC:ta eli -459 ºF:ää), ja värit kuvaavat pieniä lämpötilavaihteluita, kuten sääkartassa. Punaiset alueet ovat lämpimämpiä ja siniset alueet kylmempiä noin 0,0002 astetta.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on kosminen mikroaaltotaustasäteily?
V: Kosminen mikroaaltotaustasäteily (CMB-säteily) on spektrin mikroaalto-osaan kuuluvaa sähkömagneettista säteilyä, joka tulee avaruuden kaikista suunnista. Sen uskotaan olevan peräisin varhaisimmasta alkuvaiheen maailmankaikkeudestamme.
K: Mistä tiedämme, että CMB-valo saapuu vanhimpana signaalina?
V: Tiedämme, että CMB-valo saapuu vanhimpana signaalina, koska maailmankaikkeus on hyvin suuri ja valon nopeus on vakio. Kun se siis saapuu meille maailmankaikkeuden alkulähteiltä, se on kulkenut pitkän aikaa törmäämättä mihinkään.
K: Kuka havaitsi CMB-säteilyn ensimmäisenä?
V: Arno Penzias ja Robert Wilson havaitsivat CMB-säteilyn ensimmäisenä.
K: Mitä todisteita sen olemassaolo antaa alkuräjähdysteorialle?
V: CMB-säteilyn olemassaolo tarjoaa yhdessä punasiirtymätietojen kanssa tärkeitä todisteita, jotka tukevat alkuräjähdysteoriaa.
K: Mitä Planck-avaruusalus suunniteltiin havainnoimaan?
V: Planck-avaruusalus suunniteltiin havainnoimaan kosmisen mikroaaltotaustan eroja mikroaalto- ja infrapunataajuuksilla suurella herkkyydellä ja pienellä kulmaerottelukyvyllä.
K: Mitä odottamattomia havaintoja Planck-avaruusaluksen tietoja analysoivat tutkijat ovat löytäneet?
V: Planck-avaruusaluksen tietoja analysoivat tutkijat ovat havainneet epäsymmetriaa taivaan vastakkaisilla pallonpuoliskoilla vallitsevissa keskilämpötiloissa, mikä on vastoin standardimallin ennusteita, joiden mukaan maailmankaikkeuden pitäisi olla suurin piirtein samanlainen mihin suuntaan tahansa katsomme. Lisäksi he löysivät myös kylmän pisteen, joka ulottuu paljon odotettua laajemmalle taivaan alueelle ja jolle ei tällä hetkellä ole selitystä.
