Astronomická společnost Chomutov

                                                                               ^{další články               +}      

kosmologie

přidáno  05.04.2020

CMB - kosmické mikrovlnné pozadí

(cosmic microwave background)

Také se mu říká "reliktní záření". Jistě jste všichni už tenhle obrázek někde, někdy viděli:

Mapa reliktního záření naměřená sondou WMAP. Měření pokrývá celá vesmírná nebesa.

Představte si, že se koukáte na dvě vzdálené galaxie. Jedna je viditelná na jednu stranu a ta druhá na opačnou stranu. Každá z nich je od země vzdálená 10 miliard světelných let. Tudíž se nemohou vzájemně vidět. To proto, že vesmír je starý "jen" 13,8 miliardy let a světlo nemělo tudíž dost času, aby vzdálenost mezi nimi překonalo. A jak víme, žádná informace není rychlejší než rychlost světla. Pomocí kosmického mikrovlnného pozadí ale víme, že obě tyto oblasti vykazují téměř dokonale shodné vlastnosti: stejnou teplotu pozadí a stejný typ galaxií rozmístěných obdobným způsobem. Celá expanze vesmíru byla do všech směrů přibližně stejná, jak ale jednotlivé vesmírné oblasti, oddělené tak velkou vzdáleností "věděly", jak mít v přesně stejný čas přesně stejnou teplotu?

Řešením tohoto problému bylo "objevení" kosmické inflace. Pouze tehdy, když byl vesmír velmi malý, byly oblasti na jeho protilehlých stranách tak blízko, že si mohly předávat teplo a tudíž vyrovnat rozdíly. A tím se vysvětluje stejnorodost kosmického mikrovlnného pozadí.

A co kosmické mikrovlnné pozadí je? Je to snímek teplotního kolísání na kosmickém pozadí. Mapa kosmického mikrovlnného pozadí (viz obrázek) ukazuje odchylky od průměrné teploty ranného vesmíru. Naměřené teplotní rozdíly odráží rozložení hmoty ve vesmíru v době oddělení hmoty od záření. Odhaluje jak rovnoměrně byla hmota a energie rozprostřena ranným vesmírem. Záření je vesměs nadměrně stejnorodé.Teplotní rozdíly (modrá chladnější, červená teplejší) vyznačují rozdíly menší než jedna stomiliontina stupně. Tato teplotní monotónnost by nemohla vzniknout, kdyby se vesmír rozpínal pomalu. Proto je považována za důkaz, že vesmír prošel obdobím prudké zrychlující se expanze (kosmické inflace).

Poprvé jej zachytili roku 1964 američtí astronomové Penzias a Wilson, kteří chtěli zachytit rádiové vlny z vesmíru. Během testování nového teleskopu zaznamenali podivný šum, který nedokázali ani odstranit opakovaným čištěním a ani vysvětlit. Jěště téhož roku se o tom dozvěděli fyzici Dicke a Gamow, kteří již dříve o existenci kosmického mikrovlnného pozadí uvažovali. Dali si dvě a dvě dohromady a uvědomili si, že to tvrdošíjné šumění je rádiový signál pocházející z velkého třesku. Nobelovu cenu za objevení kosmického mikrovlnného pozadí ale dostali Penzias a Wilson, i když to vůbec neměli v úmyslu a ani nerozpoznali původ toho šumění.

V době, kdy kosmické mikrovlnné záření začalo svou pouť, byla teplota vesmíru přibližně stejná jako na dnešním povrchu slunce a kosmické mikrovlnné záření se vyzařovalo jako teplo neboli infračervené záření. S rozpínáním vesmíru se vlnové délky záření prodlužovaly a přecházely do délek odpovídající chladnějším barvám. (Nakresli si vlnovku na gumový pás a pak jej natáhni. Vlnovka se taky natáhne ... ;-)