Mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

WMAP kép a mikrohullámú háttérsugárzás egyenetlenségeiről (2003 június)

A mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás az az elektromágneses sugárzás, mely az egész Világegyetemet kitölti. Energiaeloszlása feketetest-sugárzásnak felel meg, melynek hőmérséklete 2,725 kelvin. Döntő része a mikrohullámú frekvenciatartományba esik.

A magyar szakirodalomban gyakran csak kozmikus háttérsugárzásként nevezik

[szerkesztés] A mikrohullámú háttérsugárzás és az Ősrobbanás

Az Ősrobbanás után nagyjából 380000 évvel az atommagok és elektronok összeálltak atomokká, és a fotonok (fény) számára a Világegyetem átlátszóvá vált. A mikrohullámú háttérsugárzás ebből az időből származik. A vöröseltolódás miatt a hőmérséklete lecsökkent.

Ez a sugárzás tekinthető az Ősrobbanás legkomolyabb bizonyítékának.

[szerkesztés] Előrejelzése, felfedezése és észlelése

A mikrohullámú kozmikus háttérsugárzást George Gamow, Ralph Alpher, és Robert Hermann jósolta meg az 1940-es években és véletlenül fedezte fel 1964-ben Arno Penzias és Robert Woodrow Wilson, akik 1978-ban ezért fizikai Nobel-díjat kaptak. Az 1960-as években az eredete vitatott volt. Az állandó állapotú (steady state, nem táguló) világegyetem elméletének támogatói a sugárzást távoli galaxisok csillagainak szórt fényével próbálták magyarázni. Az 1970-es évekre kialakult az egységes álláspont, hogy a mikrohullámú háttrésugárzás az Ősrobbanás maradványa. A háttérsugárzás ugyanis sokkal egyenletesebb annál, mint amit a csillagok szórt fényétől várni lehet.

Mivel a víz elnyeli ezt a sugárzást (emiatt működnek a mikrohullámú sütők), nehéz földi műszerekkel pontos észleléseket végezni. Ezért egyre növekvő mértékben használnak a kutatására légköri és űrbeli eszközöket. A földfelszíni megfigyeléseket is többnyire magas helyekről végzik, mint például az Chilei Andok vagy a Déli-sarkvidék.

[szerkesztés] Kísérletek

A közismert COBE kép, amelyen láthatóak a mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás kis mértékű hőmérsékletingadozásai. A hőméréskletfelbontása a fenti WMAP képnél jóval kisebb

A Cosmic Background Explorer (COBE) műhold végezte a legsikeresebb űrbeli megfigyeléseket 1989 és 1996 között. Megmutatta, hogy nagy skálán nem egyenletes, hanem anizotróp (nem dipól) a sugárzás. Az ingadozás mértéke nem nagy, csupán százedredrésznyi. A COBE eredményei után sok földfelszíni és ballonos kísérletet végeztek a kisebb skálájú anizotrópia mérésére. Az elsődleges cél az első akusztikus csúcs mérése volt, mivel a COBE nem volt képes az ehhez szükséges felbontásra. Az első csúcsot egyre növekvő pontossággal mérték meg, és 2000-re a Boomerang-kísérlet azt jelentette, hogy a legnagyobb fluktuáció az egy fokos skálán található. Más kozmológiai adatokkal összvetve ez az adat arra utalt, hogy a Világegyetem geometriája sík (görbülete nulla, a sűrűsége a kritikus sűrűség környékén található).

2001 júniusában a NASA egy másik háttérsugárzásmérő missziót inditott útjának a WMAP-et, hogy az egész égbolt anizotrópiáját pontosabban megmérje. Eredményei szoros összhangban állnak a kozmikus infláció modelljéből várt eredményekkel és más kiegészítő elméletekkel. Ezek részletes leírása megtalálható a NASA honlapján.

A WMAP méréseiből a kozmológiai mennyiségekre a következő értéket kapták (Térkép a mikrohullámú háttérsugárzásról, Meteor évkönyv 2004, 195. old.):

a Világegyetem sűrűsége ρ/ρkrit.	1,02 ± 0,02 1-nél sík Világegyetem
Hubble-állandó, H	km/s/Mpc
a háttérsugárzás lecsatolódása	380000 évvel az Ősrobbanás után z=1089±1 vöröseltolódásnál
A Világegyetem kora	13,7 ± 0,2 milliárd év

A harmadik űrmissziót, a Planck-ot várhatóan 2007-ben indítják. A Planck bolométertechnológiát alkalmaz, és a WMAP-nél kisebb skálákon fog mérni. Az előző két misszióval szemben a Planck a NASA és az Európai Űrügynökség (ESA) együttműködésében készül.

[szerkesztés] Irodalom

• Seife, Charles (2003). Breakthrough of the Year: Illuminating the Dark Universe. Science 302 2038–2039.
• Partridge, R. B. (1995). 3K: The Cosmic Microwave Background Radiation. New York: Cambridge University Press.

[szerkesztés] Külső hivatkozások

[szerkesztés] Magyar nyelven

• Kiss Csaba-Ábrahám Péter: Az infravörös égi háttér Meteor Csillagászati Évkönyv 2004, 216-233. old.
• Képek a világ kezdeteiről: feltárulnak a fiatal Univerzum titkai
• Térkép a mikrohullámú háttérsugárzásról, Meteor Csillagászati Évkönyv 2004, 195-196. old.
• Koronczay Dávid (ELTE): Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Power Point

[szerkesztés] Angol nyelven

Sok hivatkozás található az angol változatban.