hur många rymduppdrag har studerat den kosmiska mikrovågsbakgrunden?
det första rymduppdraget speciellt utformat för att studera cosmic microwave background (CMB) var Cosmic Background Explorer (COBE), som lanserades av NASA 1989., Bland de viktigaste upptäckterna var att medelvärdet över hela himlen, CMB visar ett spektrum som överensstämmer extremt exakt till en så kallad ”svart kropp” (dvs ren termisk strålning) vid en temperatur av 2,73 Kelvin, men att det också visar mycket små temperaturfluktuationer i storleksordningen 1 del i 100,000 över himlen. Dessa resultat belönades med Nobelpriset i fysik 2006 till John Mather och George Smoot.,
NASA”s andra generationens rymduppdrag, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) lanserades 2001 för att studera dessa mycket små fluktuationer i mycket mer detalj. Fluktuationerna präglades på CMB i det ögonblick då fotonerna och materien frikopplades 380.000 år efter Big Bang och reflekterade något högre och lägre densiteter i det primordiala universum. Dessa fluktuationer uppstod vid en tidigare epok-omedelbart efter Big Bang – och skulle senare växa, under gravitationseffekten, vilket gav upphov till den storskaliga strukturen (dvs, galaxer) som vi ser omkring oss idag. WMAP ” s resultat har hjälpt till att bestämma proportionerna av universums grundläggande beståndsdelar och att fastställa standardmodellen för kosmologi som är utbredd idag, och dess forskare, som leds av Charles Bennett, har samlat många priser i fysiken under de mellanliggande åren.
slutligen lanserades ESA: s Planck 2009 för att studera CMB i ännu större detalj än någonsin tidigare., Det täcker ett bredare frekvensområde i fler band och med högre känslighet än WMAP, vilket gör det möjligt att göra en mycket mer exakt separation av alla komponenter i submillimeterhimlen och mikrovågsvåglängden, inklusive många förgrundskällor som utsläppen från vår egen Vintergalax. Denna grundliga bild avslöjar sålunda CMB och dess små fluktuationer i mycket större detalj och precision än vad som tidigare uppnåtts., Syftet med Planck är att använda denna större känslighet för att bevisa standardmodellen för kosmologi utan tvivel eller, mer lockande, att söka efter avvikelser från modellen som kan återspegla ny fysik bortom den.
hur ser den kosmiska mikrovågsbakgrunden ut?
den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB) detekteras i alla riktningar på himlen och verkar vara mikrovågsteleskop som en nästan enhetlig bakgrund. Plancks föregångare (NASA: s COBE-och WMAP-uppdrag) mätte CMB: s temperatur till 2,726 Kelvin (ungefär -270 grader Celsius) nästan överallt på himlen., Den ”nästan” är den viktigaste faktorn här, eftersom små variationer i temperaturen, med bara en bråkdel av en grad, representerar skillnader i densiteter av struktur, på både små och stora skalor, som var närvarande strax efter universum bildades. De kan föreställas som frön för där galaxer så småningom skulle växa. Plancks instrumentdetektorer är så känsliga att temperaturvariationer på några miljoner av en grad kan särskiljas, vilket ger större inblick i arten av de densitetsfluktuationer som förekommer strax efter universums födelse.,
vad är ”standardmodellen för kosmologi” och hur relaterar den till CMB?
standardmodellen för kosmologi bygger på antagandet att universum på mycket stora skalor är homogent och isotropiskt, vilket innebär att dess egenskaper är mycket lika vid varje punkt och att det inte finns några förmånliga riktningar i rymden. I denna modell föddes universum för nästan 14 miljarder år sedan: vid denna tid var dess densitet och temperatur extremt hög – ett tillstånd som kallas ”hot Big Bang”., Universum har expanderat sedan dess, vilket framgår av observationer som utförts sedan slutet av 1920-talet. den rika variation av struktur som vi kan observera på relativt små skalor är resultatet av minuscule, slumpmässiga fluktuationer som var inbäddade under kosmisk inflation – en tidig period av accelererad expansion som ägde rum omedelbart efter den heta Big Bang – och som senare skulle växa under gravitationseffekten i galaxer och galaxhopar.,
standardmodellen för kosmologi härleddes från ett antal olika astronomiska observationer baserade på helt olika fysiska processer. För att förena data med teori har kosmologer dock lagt till två ytterligare komponenter som saknar experimentell bekräftelse: mörk materia, en osynlig Materia komponent vars webbliknande fördelning på stora skalor utgör byggnadsställningen där galaxer och annan kosmisk struktur bildades; och mörk energi, en mystisk komponent som genomsyrar universum och driver sin för närvarande accelererade expansion., Standardmodellen för kosmologi kan beskrivas med ett relativt litet antal parametrar, inklusive: densiteten hos vanlig materia, mörk materia och mörk energi, hastigheten på kosmisk expansion vid nuvarande epok (även känd som Hubble-konstanten), universums geometri och den relativa mängden av de primordiala fluktuationerna inbäddade under inflationen på olika skalor och deras amplitud.