Mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás

WMAP.jpg 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

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.

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.

Kísérletek

COBE cmb fluctuations.gif 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/ρ_krit.	1,02 ± 0,02 1-nél sík Világegyetem
Hubble-állandó, H	$71^{+4}_{-3}$ 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.

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.

Külső hivatkozások

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

Angol nyelven

Sok hivatkozás található az angol változatban.

Kozmológia | Asztrofizika | Elektromágneses sugárzás

Cosmic microwave background radiation Реликтово излъчване Radiació còsmica de fons Reliktní záření Baggrundsstråling Hintergrundstrahlung Radiación de fondo de microondas Kosminen taustasäteily Fond diffus cosmologique קרינת רקע קוסמית Kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje Radiazione cosmica di fondo 宇宙背景放射 Kosmische achtergrondstraling Mikrofalowe promieniowanie tła Radiação cósmica de fundo Реликтовое излучение Reliktové žiarenie Kosmisk bakgrundsstrålning کائناتی ریزموجی پس منظر تابکاری Bức xạ phông vi sóng vũ trụ 宇宙微波背景辐射