fbpx
Wikipedia

Kosmiese mikrogolfagtergrond

Die kosmiese mikrogolfagtergrond (KMA) in Oerknalkosmologie is elektromagnetiese straling as ’n oorblyfsel van ’n vroeë stadium van die heelal. Die KMA is flou kosmiese agtergrondstraling wat die hele ruimte vul. Dit is ’n belangrike bron van data oor die vroeë heelal omdat dit die oudste elektromagnetiese straling in die heelal is; dit dateer van die herkombinasie-epog. Deur ’n tradisionele optiese teleskoop is die ruimte tussen sterre en sterrestelsels (die "agtergrond") heeltemal donker. ’n Radioteleskoop wat sensitief genoeg is, registreer egter ’n dowwe agtergrondgeraas, of -gloed, byna isotropies (met dieselfde fisiese eienskappe in alle rigtings), wat nie verbind word met enige ster, sterrestelsel of ander voorwerp nie. Hierdie gloed is die sterkste in die mikrogolfstreek van die radiospektrum.

Temperatuurverskille in die kosmiese mikrogolfagtergrond.

Die toevallige ontdekking van die KMA in 1964 deur die Amerikaanse radiosterrekundiges Arno Penzias en Robert Wilson was die uiteinde van werk wat in die 1940's begin is en waarvoor die ontdekkers in 1978 die Nobelprys vir fisika ontvang het.

KMA is ’n belangrike bewys van die Oerknal-oorsprong van die heelal. Toe die heelal jonk was, voor die vorming van sterre en planete, was dit digter en baie warmer, en was dit gevul met die eenvormige gloed van ’n witwarm mis van waterstofplasma. Namate die heelal uitgedy het, het die plasma én die straling wat dit gevul het, afgekoel. Toe die heelal koel genoeg was, het protone en elektrone gekombineer om neutrale waterstofatome te vorm. Anders as die ongekombineerde protone en elektrone, kon hierdie nuut gevormde atome nie die termiese straling deur middel van Thomson-verstrooiing verstrooi nie, en so het die heelal deursigtig geword in plaas van om ’n ondeursigtigte mis te wees. Kosmoloë verwys na die tydperk toe neutrale atome die eerste keer gevorm het as die "herkombinasie-epog" en die verskynsel kort daarna, toe fotone vrylik deur die ruimte begin beweeg het in plaas daarvan om voortdurend deur elektrone en protone in plasma verstrooi te word, as "fotonontkoppeling". Die fotone wat in die tydperk van fotonontkoppeling bestaan het, versprei sedertdien steeds, hoewel hulle dowwer en minder energiek word omdat die uitdying van die heelal veroorsaak dat hulle golflengte mettertyd toeneem (en golflengte is omgekeerd gelyk aan energie, volgens Planck se verhouding).

Inhoud

’n Presiese meting van die KMA is uiters belangrik in kosmologie, want enige voorgestelde model van die heelal moet hierdie straling kan verduidelik. Die KMA het ’n termiese swartstralerspektrum by ’n temperatuur van2,72548±0,00057 K. Die stralingsdigtheid dEν/dν bereik ’n hoogtepunt by 160,23 GHz, in die mikrogolfomvang van frekwensies, wat ooreenstem met ’n fotonenergie van sowat 6,626 ⋅ 10-4 eV. Alternatiewelik, as stralingsdigtheid gedefinieer word as dEλ/dλ, is die maksimum golflengte 1,063 mm (282 GHz, 1,168 ⋅ 10-3 eV fotone). Die gloed is byna eenvormig in alle rigtings, maar die klein variasies toon ’n spesifieke patroon, dieselfde as wat verwag sal word van ’n redelik eenvormig verspreide warm gas wat uitgesit het tot die huidige grootte van die heelal. Veral die stralingsdigtheid teen verskillende waarnemingshoeke in die lug bevat klein anisotropieë, of onreëlmatighede, wat verskil na gelang van die grootte van die streek wat ondersoek word. Hulle is in detail gemeet en kom ooreen met wat verwag kan word as klein termiese variasies, wat veroorsaak word deur kwantumskommelings van materie in ’n baie klein ruimte, uitgesit het tot die grootte van die waarneembare heelal wat ons vandag sien. Dié veld word baie aktief bestudeer en wetenskaplikes probeer om beter data te kry sowel as om die aanvanklike toestande van uitdying beter te vertolk. Hoewel baie verskillende prosesse die algemene vorm van ’n swartstralerspektrum kan teweegbring, het geen ander model buiten die Oerknal nog die wisselings verduidelik nie. Daarom beskou die meeste kosmoloë die Oerknalmodel as die beste verduidelik van die KMA.

Die hoë mate van eenvormigheid dwarsdeur die waarneembare heelal en die klein, maar gemete anisotropie ondersteun die Oerknalmodel in die algemeen en die ΛKDM-model in besonder.

’n Grafiek van die spektrum van die kosmiese mikrogolfagtergrond.

Die kosmiese mirogolfagtergrondstraling is ’n emissie van eenvormige swartstraler- termiese energie uit alle dele van die lug. Die straling is onreëlmatig teen sowat een deel in 100 000.

In die Oerknalmodel word voorspel dat die pas ontstaande heelal ná sowat 10-37 sekondes eksponensiële groei ondergaan het wat fetlik alle onreëlmatighede uitgestryk het. Die oorblywende onreëlmatighede is veroorsaak deur kwantumskommelings in die inflasieveld wat die inflasie veroorsaak het. Lank voor die vorming van sterre en planete was die vroeë heelal kleiner en baie warmer. Van sowat 10-6 sekondes ná die Oerknal is dit gevul met ’n eenvormige gloed van witwarm mis van die wisselwerkende plasma van fotone, elektrone en barione.

Namate die heelal uitgedy het, het afkoeling veroorsaak dat die energiedigtheid van die plasma begin afneem het totdat dit moontlik geraak het vir die elektrone om met die protone te kombineer en so waterstofatome te vorm. Hierdie herkombinasie het plaasgevind toe die temperatuur sowat 3 000 K was, of toe die heelal sowat 379 000 jaar oud was. Omdat fotone nie ’n wisselwerking met hierdie elektries neutrale atome gehad het nie, het die fotone vrylik deur die ruimte begin beweeg en dit het die ontkoppeling van materie en straling tot gevolg gehad.

Die kleurtemperatuur van die ontkoppelde fotone neem sedertdien voortdurend af; dit is nou2,7260±0,0013 K, en sal aanhou afneem namate die heelal uitdy. Volgens die Oerknalmodel kom die straling uit die lug wat ons vandag meet, van ’n sferiese oppervlak bekend as die "oppervlak van die laaste verstrooiing". Dit verteenwoordig die stel liggings in die ruimte waar die ontkoppeling na raming plaasgevind het en op ’n tydstip sodat die fotone van daardie afstand af waarnemers pas bereik het. Die meeste van die stralingsenergie in die heelal is in die kosmiese mikrogolfagtergrond, en dit maak ’n klein deeltjie van rofweg6×10−5 uit van die totale digtheid van die heelal.

Twee van die groot suksesse van die Oerknalteorie is die voorspelling van die byna perfekte swartstralerspektrum en die gedetailleerde voorspelling van die anisotropieë in die KMA. Die KMA-spektrum is die swartstralerspektrum wat nog die noukeurigste gemeet is.

Die energiedigtheid van die KMA is0,25 eV/cm3 (4,005×10−14 J/m3 of 400-500 fotone/cm3).

  1. Penzias, A. A.; Wilson, R. W. (1965). "A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s". The Astrophysical Journal. 142 (1): 419–421. Bibcode:. doi:.
  2. Smoot Group (28 Maart 1996). (in Engels). Lawrence Berkeley Lab. vanaf die oorspronklike op 26 Oktober 2019. Besoek op11 Desember 2008.
  3. Kaku, M. 2014, First Second of the Big Bang uit "How the Universe Works", seisoen 3, nommer 4, Discovery Science
  4. Fixsen, D. J. (2009). "The Temperature of the Cosmic Microwave Background". The Astrophysical Journal. 707 (2): 916–920. arXiv:. Bibcode:. doi:.
  5. Wright, E.L. (2004). "Theoretical Overview of Cosmic Microwave Background Anisotropy". In W. L. Freedman (red.). Measuring and Modeling the Universe. Carnegie Observatories Astrophysics Series. Cambridge University Press. p. 291. arXiv:. Bibcode:. ISBN 978-0-521-75576-4.
  6. Guth, A. H. (1998). . Basic Books. p. . ISBN 978-0201328400. OCLC .
  7. Cirigliano, D.; de Vega, H.J.; Sanchez, N. G. (2005). . Physical Review D (Submitted manuscript). 71 (10): 77–115. arXiv:. Bibcode:. doi:.
  8. Abbott, B. (2007). (in Engels). Hayden Planetarium. vanaf die oorspronklike op 13 Februarie 2013. Besoek op13 Januarie 2008.
  9. Gawiser, E.; Silk, J. (2000). "The cosmic microwave background radiation". Physics Reports. 333–334 (2000): 245–267. arXiv:. Bibcode:. CiteSeerX. doi:.
  10. Smoot, G. F. (2006). . Nobel Lecture (in Engels). Nobel Foundation. vanaf die oorspronklike op 27 Julie 2018. Besoek op22 Desember 2008.
  11. Hobson, M.P.; Efstathiou, G.; Lasenby, A.N. (2006). General Relativity: An Introduction for Physicists. Cambridge University Press. p. 388. ISBN 978-0-521-82951-9.
  12. Unsöld, A.; Bodo, B. (2002). The New Cosmos, An Introduction to Astronomy and Astrophysics (5de uitg.). Springer-Verlag. p. 485. Bibcode:. ISBN 978-3-540-67877-9.
  13. White, M. (1999). "Anisotropies in the CMB". Proceedings of the Los Angeles Meeting, DPF 99, UCLA.
  14. M. S. Longair (1974). . Springer Science & Business Media. p. 144. ISBN 978-90-277-0456-6.
  • Balbi, Amedeo (2008). The music of the big bang : the cosmic microwave background and the new cosmology. Berlyn: Springer. ISBN 978-3540787266.
  • Evans, Rhodri (2015). The Cosmic Microwave Background: How It Changed Our Understanding of the Universe (in Engels). Springer. ISBN 9783319099279.
  • ’n Stap-vir-stap bekendstelling aan die KMA
  • Copeland, Ed. . Sixty Symbols. Brady Haran vir die Universiteit van Nottingham.

Kosmiese mikrogolfagtergrond
kosmiese, mikrogolfagtergrond, lees, ander, taal, wysig, kosmiese, mikrogolfagtergrond, oerknalkosmologie, elektromagnetiese, straling, oorblyfsel, vroeë, stadium, heelal, flou, kosmiese, agtergrondstraling, hele, ruimte, belangrike, bron, data, vroeë, heelal,. Kosmiese mikrogolfagtergrond Lees in 039 n ander taal Hou dop Wysig Die kosmiese mikrogolfagtergrond KMA in Oerknalkosmologie is elektromagnetiese straling as n oorblyfsel van n vroee stadium van die heelal Die KMA is flou kosmiese agtergrondstraling wat die hele ruimte vul Dit is n belangrike bron van data oor die vroee heelal omdat dit die oudste elektromagnetiese straling in die heelal is dit dateer van die herkombinasie epog Deur n tradisionele optiese teleskoop is die ruimte tussen sterre en sterrestelsels die agtergrond heeltemal donker n Radioteleskoop wat sensitief genoeg is registreer egter n dowwe agtergrondgeraas of gloed byna isotropies met dieselfde fisiese eienskappe in alle rigtings wat nie verbind word met enige ster sterrestelsel of ander voorwerp nie Hierdie gloed is die sterkste in die mikrogolfstreek van die radiospektrum Temperatuurverskille in die kosmiese mikrogolfagtergrond Die toevallige ontdekking van die KMA in 1964 deur die Amerikaanse radiosterrekundiges Arno Penzias en Robert Wilson 1 2 was die uiteinde van werk wat in die 1940 s begin is en waarvoor die ontdekkers in 1978 die Nobelprys vir fisika ontvang het KMA is n belangrike bewys van die Oerknal oorsprong van die heelal Toe die heelal jonk was voor die vorming van sterre en planete was dit digter en baie warmer en was dit gevul met die eenvormige gloed van n witwarm mis van waterstofplasma Namate die heelal uitgedy het het die plasma en die straling wat dit gevul het afgekoel Toe die heelal koel genoeg was het protone en elektrone gekombineer om neutrale waterstofatome te vorm Anders as die ongekombineerde protone en elektrone kon hierdie nuut gevormde atome nie die termiese straling deur middel van Thomson verstrooiing verstrooi nie en so het die heelal deursigtig geword in plaas van om n ondeursigtigte mis te wees 3 Kosmoloe verwys na die tydperk toe neutrale atome die eerste keer gevorm het as die herkombinasie epog en die verskynsel kort daarna toe fotone vrylik deur die ruimte begin beweeg het in plaas daarvan om voortdurend deur elektrone en protone in plasma verstrooi te word as fotonontkoppeling Die fotone wat in die tydperk van fotonontkoppeling bestaan het versprei sedertdien steeds hoewel hulle dowwer en minder energiek word omdat die uitdying van die heelal veroorsaak dat hulle golflengte mettertyd toeneem en golflengte is omgekeerd gelyk aan energie volgens Planck se verhouding Inhoud 1 Presiese meting 2 Eienskappe 3 Verwysings 4 Verdere leesstof 5 SkakelsPresiese meting Wysig n Presiese meting van die KMA is uiters belangrik in kosmologie want enige voorgestelde model van die heelal moet hierdie straling kan verduidelik Die KMA het n termiese swartstralerspektrum by n temperatuur van 2 7254 8 0 0005 7 K 4 Die stralingsdigtheid dEn dn bereik n hoogtepunt by 160 23 GHz in die mikrogolfomvang van frekwensies wat ooreenstem met n fotonenergie van sowat 6 626 10 4 eV Alternatiewelik as stralingsdigtheid gedefinieer word as dEl dl is die maksimum golflengte 1 063 mm 282 GHz 1 168 10 3 eV fotone Die gloed is byna eenvormig in alle rigtings maar die klein variasies toon n spesifieke patroon dieselfde as wat verwag sal word van n redelik eenvormig verspreide warm gas wat uitgesit het tot die huidige grootte van die heelal Veral die stralingsdigtheid teen verskillende waarnemingshoeke in die lug bevat klein anisotropiee of onreelmatighede wat verskil na gelang van die grootte van die streek wat ondersoek word Hulle is in detail gemeet en kom ooreen met wat verwag kan word as klein termiese variasies wat veroorsaak word deur kwantumskommelings van materie in n baie klein ruimte uitgesit het tot die grootte van die waarneembare heelal wat ons vandag sien Die veld word baie aktief bestudeer en wetenskaplikes probeer om beter data te kry sowel as om die aanvanklike toestande van uitdying beter te vertolk Hoewel baie verskillende prosesse die algemene vorm van n swartstralerspektrum kan teweegbring het geen ander model buiten die Oerknal nog die wisselings verduidelik nie Daarom beskou die meeste kosmoloe die Oerknalmodel as die beste verduidelik van die KMA Die hoe mate van eenvormigheid dwarsdeur die waarneembare heelal en die klein maar gemete anisotropie ondersteun die Oerknalmodel in die algemeen en die LKDM model in besonder Eienskappe Wysig n Grafiek van die spektrum van die kosmiese mikrogolfagtergrond Die kosmiese mirogolfagtergrondstraling is n emissie van eenvormige swartstraler termiese energie uit alle dele van die lug Die straling is onreelmatig teen sowat een deel in 100 000 5 In die Oerknalmodel word voorspel dat die pas ontstaande heelal na sowat 10 37 sekondes 6 eksponensiele groei ondergaan het wat fetlik alle onreelmatighede uitgestryk het Die oorblywende onreelmatighede is veroorsaak deur kwantumskommelings in die inflasieveld wat die inflasie veroorsaak het 7 Lank voor die vorming van sterre en planete was die vroee heelal kleiner en baie warmer Van sowat 10 6 sekondes na die Oerknal is dit gevul met n eenvormige gloed van witwarm mis van die wisselwerkende plasma van fotone elektrone en barione Namate die heelal uitgedy het het afkoeling veroorsaak dat die energiedigtheid van die plasma begin afneem het totdat dit moontlik geraak het vir die elektrone om met die protone te kombineer en so waterstofatome te vorm Hierdie herkombinasie het plaasgevind toe die temperatuur sowat 3 000 K was of toe die heelal sowat 379 000 jaar oud was 8 Omdat fotone nie n wisselwerking met hierdie elektries neutrale atome gehad het nie het die fotone vrylik deur die ruimte begin beweeg en dit het die ontkoppeling van materie en straling tot gevolg gehad 9 Die kleurtemperatuur van die ontkoppelde fotone neem sedertdien voortdurend af dit is nou 2 7260 0 0013 K 4 en sal aanhou afneem namate die heelal uitdy Volgens die Oerknalmodel kom die straling uit die lug wat ons vandag meet van n sferiese oppervlak bekend as die oppervlak van die laaste verstrooiing Dit verteenwoordig die stel liggings in die ruimte waar die ontkoppeling na raming plaasgevind het 10 en op n tydstip sodat die fotone van daardie afstand af waarnemers pas bereik het Die meeste van die stralingsenergie in die heelal is in die kosmiese mikrogolfagtergrond 11 en dit maak n klein deeltjie van rofweg 6 10 5 uit van die totale digtheid van die heelal 12 Twee van die groot suksesse van die Oerknalteorie is die voorspelling van die byna perfekte swartstralerspektrum en die gedetailleerde voorspelling van die anisotropiee in die KMA Die KMA spektrum is die swartstralerspektrum wat nog die noukeurigste gemeet is 13 Die energiedigtheid van die KMA is 0 25 eV cm3 14 4 005 10 14 J m3 of 400 500 fotone cm3 15 Verwysings Wysig Penzias A A Wilson R W 1965 A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc s The Astrophysical Journal 142 1 419 421 Bibcode 1965ApJ 142 419P doi 10 1086 148307 Smoot Group 28 Maart 1996 The Cosmic Microwave Background Radiation in Engels Lawrence Berkeley Lab Geargiveer vanaf die oorspronklike op 26 Oktober 2019 Besoek op 11 Desember 2008 Kaku M 2014 First Second of the Big Bang uit How the Universe Works seisoen 3 nommer 4 Discovery Science 4 0 4 1 Fixsen D J 2009 The Temperature of the Cosmic Microwave Background The Astrophysical Journal 707 2 916 920 arXiv 0911 1955 Bibcode 2009ApJ 707 916F doi 10 1088 0004 637X 707 2 916 Wright E L 2004 Theoretical Overview of Cosmic Microwave Background Anisotropy In W L Freedman red Measuring and Modeling the Universe Carnegie Observatories Astrophysics Series Cambridge University Press p 291 arXiv astro ph 0305591 Bibcode 2004mmu symp 291W ISBN 978 0 521 75576 4 Guth A H 1998 The Inflationary Universe The Quest for a New Theory of Cosmic Origins Basic Books p 186 ISBN 978 0201328400 OCLC 35701222 Cirigliano D de Vega H J Sanchez N G 2005 Clarifying inflation models The precise inflationary potential from effective field theory and the WMAP data Physical Review D Submitted manuscript 71 10 77 115 arXiv astro ph 0412634 Bibcode 2005PhRvD 71j3518C doi 10 1103 PhysRevD 71 103518 Abbott B 2007 Microwave WMAP All Sky Survey in Engels Hayden Planetarium Geargiveer vanaf die oorspronklike op 13 Februarie 2013 Besoek op 13 Januarie 2008 Gawiser E Silk J 2000 The cosmic microwave background radiation Physics Reports 333 334 2000 245 267 arXiv astro ph 0002044 Bibcode 2000PhR 333 245G CiteSeerX 10 1 1 588 3349 doi 10 1016 S0370 1573 00 00025 9 Smoot G F 2006 Cosmic Microwave Background Radiation Anisotropies Their Discovery and Utilization Nobel Lecture in Engels Nobel Foundation Geargiveer vanaf die oorspronklike op 27 Julie 2018 Besoek op 22 Desember 2008 Hobson M P Efstathiou G Lasenby A N 2006 General Relativity An Introduction for Physicists Cambridge University Press p 388 ISBN 978 0 521 82951 9 Unsold A Bodo B 2002 The New Cosmos An Introduction to Astronomy and Astrophysics 5de uitg Springer Verlag p 485 Bibcode 2001ncia book U ISBN 978 3 540 67877 9 White M 1999 Anisotropies in the CMB Proceedings of the Los Angeles Meeting DPF 99 UCLA M S Longair 1974 Confrontation of Cosmological Theories with Observational Data Springer Science amp Business Media p 144 ISBN 978 90 277 0456 6 Cosmology II The thermal history of the Universe Ruth DurrerVerdere leesstof WysigBalbi Amedeo 2008 The music of the big bang the cosmic microwave background and the new cosmology Berlyn Springer ISBN 978 3540787266 Evans Rhodri 2015 The Cosmic Microwave Background How It Changed Our Understanding of the Universe in Engels Springer ISBN 9783319099279 Skakels WysigStudent Friendly Intro to the CMB n Stap vir stap bekendstelling aan die KMA KMA op arxiv org Oudio Fraser Cain en dr Pamela Gay The Big Bang and Cosmic Microwave Background Oktober 2006 Copeland Ed CMBR Cosmic Microwave Background Radiation Sixty Symbols Brady Haran vir die Universiteit van Nottingham Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Kosmiese mikrogolfagtergrond Hierdie artikel is in sy geheel of gedeeltelik uit die Engelse Wikipedia vertaal Ontsluit van https af wikipedia org w index php title Kosmiese mikrogolfagtergrond amp oldid 2437681,