Реліктове випромінювання
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Реліктове випромінювання (або космичне мікрохвильове випромінювання від англ. cosmic microwave background radiation) — космічне електромагнітне випромінювання з високою ступінню ізотропності і спектром, характерним для абсолютно чорного тіла з температурою 2,725 кельвін.
Існування реліктового випромінювання теоретично було передбачене в рамках теорії Великого вибуху. Хоча сьогодні багато аспектів первинної теорії Великого вибуху були переглянуті, проте основи, що стосуються передбачення температури реліктового випромінювання лишилися без змін. Вважається, що реліктове випромінювання збереглося з початкових етапів існування Всесвіту і рівномірно його заповнює. Експериментально його існування було підтверджено в 1965 році. Поряд із космологічним червоним зміщенням, реліктове випромінювання розглядається як один з головних доказів теорії Великого вибуху.
Термін реліктове випромінювання, ввів в обіг радянський вчений-астрофізик Шкловський Йосип Самуїлович.[1]
Зміст |
[ред.] Природа випромінювання
Згідно з теорією Великого вибуху, початковий Всесвіт представляв собою гарячу плазму, яка складалась з фотонів, електронів та баріонів. Завдяки комптонівському і томсонівському розсіюванню, фотони постійно взаємодіяли з іншими частками плазми, в тому числі за рахунок пружних зіткнень та обміну енергією з ними. Таким чином, випромінювання знаходилось в стані теплової рівноваги з речовиною, а його спектр відповідав спектру абсолютно чорного тіла.
З розширенням Всесвіту космологічне червоне зміщення викликало охолодження плазми і на певному етапі для електронів стало енергетично вигідніше, з'єднавшись протонами — ядрами водню та альфа-частинками — ядрами гелію, сформувати атоми. Цей процес називається рекомбінацією, і трапився він при температурі плазми 3000 К та приблизному віку Всесвіту 400 000 років. З цього моменту довгохвильові фотони звільнилися від тепер уже нейтральних атомів і змогли вільно переміщатися в просторі, практично не взаємодіючи з речовиною. Горизонт видимості, або сфера спостереження, яка відповідає даному моменту, називається поверхнею останнього розсіювання. Це — найвіддаленіший об'єкт, який можна спостерігати в електромагнітному спектрі. В результаті подальшого охолодження за рахунок червоного зміщення, його температура знизилась і сьогодні складає 2,725 К.
[ред.] Історія дослідження
Реліктове випромінювання було передбачене Георгієм Гамовим, Ральфом Альфером та Робертом Германом в 1948 році на основі створеної ними першої теорії гарячого Всесвіту. Більше того, Альфер та Герман змогли встановити, що температура реліктового випромінювання повинна складати величину 5 К, а Гамов дав передбачення в 3 К[2]. Хоч деякі оцінки температури простору існували і до цього, проте вони мали деякі недоліки. По-перше, це були виміри лише ефективної температури простору, припущення про те, що спектр випромінювання підкоряється закону Планка не висувалося. По-друге, вони були залежні від нашого особливого розташування на краю галактики Чумацький Шлях і не висувалося припущення, що випромінювання ізотропне. Більше того, вони б дали зовсім інші результати, якби Земля знаходилася де-небудь в іншому місці Всесвіту.
Результати Гамова широко не обговорювались в науковій періодиці. І тому вони були знову перевідкриті на початку 60-х років Робертом Дікке і Яковом Зельдовичем. В 1964 році це підштовхнуло Девіда Тодда Вілкінсона та Пітера Ролла, колег Дікке по Прінстонському університету, до створення радіометра Дікке для вимірів реліктового випромінювання.
В 1965 році Арно Пензіас та Роберт Вудроу Вільсон із Bell Telephone Laboratories в Холмдейлі (штат Нью-Джерсі) побудували радіометр Дікке, який вони хотіли використати не для пошуку реліктового випромінювання, а для експериментів в галузі радіоастрономії та супутникових комунікацій. При калібруванні приладу виявилося, що антена має надлишкову температуру в 3,5 К (яка виконувала роль теплового "шуму"), яку вони не могли пояснити. Отримавши дзвінок із Холдмдейла, Дікке влучно відмітив: "Ми зірвали куш, хлопці!". Зустріч між групами із Прінстона та Холмдейла визначила, що така температура антени була визвана реліктовим випромінюванням. В 1978 році Пензіас та Вілсон отримали Нобелівську премію за це відкриття.
В 1983 році був проведеней перший експеримент з вимірювання анізотропії (з одного боку обумовлена рухом Сонця відносно нього, а з іншого — фундаментальною неоднорідністю Всесвіту в далекому минулому) реліктового випромінювання,РЕЛІКТ-1, з космічного апарату [3]
Спектрофотометр дальнього інфрачервоного випромінювання (FIRAS) установлений на супутнику NASA Cosmic Background Explorer (COBE) виконав точні виміри спектру реліктового випромінювання. Ці величини стали найбільш точними даними вимірювань спектру реліктового випромінювання, які підтверджують його належність до спектру абсолютно чорного тіла. Найбільш детальна карта реліктового випромінювання побудована на результатах роботи американського космічного апарату WMAP.
[ред.] Примітки
- ↑ Шкловский И. С.. Вселенная, жизнь, разум. (1987), М.: Наука..
- ↑ Physics Today, 1950, No. 8, стр. 76
- ↑ http://www.rian.ru/analytics/20061116/55698972-print.html
[ред.] Посилання
- Микроволновое фоновое излучение (реликтовое излучение). Р.А. Сюняев.
- Астронет. Документы с ключевым словом: Реликтовое излучение.
- Реликтовое излучение. Энциклопедия "Кругосвет".
- The Cosmic Microwave Background Radiation.
- The Physics of Microwave Background Anisotropies.
- LAMBDA - Legacy Archive for Microwave Background Data Analysis. NASA
- First Year WMAP Technical Papers.
 |
Це незавершена стаття з астрономії. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її. |
