Sondowanie pierwszego światła Wszechświata

Astronomowie pracując na odległym płaskowyżu chilijskiej pustyni stworzyli najbardziej szczegółowe obrazy jakie kiedykolwiek wykonano ukazujące najstarsze światło wyemitowane we Wszechświecie. Dostarczyli tym samym niezależnego potwierdzenia kontrowersyjnych teorii dotyczących pochodzenia materii i energii.

 

Wszechświat w wieku 300 000 lat. (Photo: CBI/Caltech/NSF)

Przesuwając granice dostępnej technologii, Cosmic Background Imager (CBI) ufundowany przez National Science Foundation (NSF) i California Institute of Technology (Caltech) wykrył zmiany rzędu minuty łuku w kosmicznym promieniowaniu tła, promieniowaniu, które podróżowało do Ziemi prawie 14 miliardów lat. Mapa fluktuacji pokazuje pierwsze ziarna materii i energii, które później mogły ewoluować w gromady setek galaktyk.

Pomiary dostarczyły również niezależnego dowodu na od dawna dyskutowaną teorię inflacji. Inflacja postuluje iż Wszechświat przeszedł okres gwałtownej ekspansji w pierwszych chwilach swojego istnienia. 300 000 lat później ochłodził się na tyle, że mogły uformować się ziarna materii. Wszechświat stał się "przezroczysty", a światło mogło swobodnie podróżować niemal z niczym nie oddziaływując. CBI obserwuje pozostałości po tym wczesnym promieniowaniu. Uzyskane stąd dane pomogą również naukowcom zrozumieć lepiej odpychającą siłę nazwaną "ciemną energią". "Ciemną energia" wydaje się przeciwstawiać grawitacji i zmusza Wszechświat do przyspieszania swojej ekspansji a tempo tej ekspansji wzrasta.

"Każdy nowy obraz wczesnego wszechświata udoskonala nasz model tego jak to wszystko się zaczęło. Zupełnie tak jak wszechświat urósł i rozprzestrzenił się, wiedza człowieka o jego pochodzeniu rozszerza się dzięki umiejętnościom technicznym oraz cierpliwości i wytrwałości naukowców takich jak ci." powiedziała Rita Colwell, szefowa NSF.

"Po raz pierwszy widzimy ziarna, które były zaczątkiem gromad galaktyk, a tym samym teorie formowania galaktyk można sprawdzać obserwacyjnie," powiedział Anthony Readhead szef grupy z Caltechu. "Te obserwacje o wyjątkowo wysokiej rozdzielczości dostarczają nowy szereg testów kosmologicznych, a także dostarczają nowego niezależnego dowodu na to, że Wszechświat jest płaski i zdominowany przez ciemną materie i ciemną energię."

 

The Cosmic Background Imager. (Photo: CBI/Caltech/NSF )

Naukowcy z USA, Kanady i Chile wykonali najlepsze pomiary, aby określić wiek mikrofalowego promieniowania tła - CMB (Cosmic Microwave Background). CMB jest zapisem pierwszych fotonów, które uciekły z gwałtownie ochładzającego się rozszerzającego się wszechświata około 300 000 lat po kosmicznej eksplozji nazywanej Wielkim Wybuchem, która miała być początkiem naszego wszechświata.

Dane z CBI dotyczące rozkładu temperatur w CMB potwierdzają teorie inflacji. Inflacja stwierdza, że gorąca plazma początkowego wszechświata przeszła przez okres skrajnie gwałtownej ekspansji w pierwszej 10-32 sekundy. Zmiany temperatury zmierzone przez CBI są rzędu 10 milionowych części stopnia.

Według naukowców piki rozkładu temperatury promieniowania tła wskazują, że dane z CBI są całkowicie zgodne z teoria inflacją i potwierdzają wyniki innych naukowców. W kwietniu 2000 roku międzynarodowa grupa kosmologów kierowana przez Andrew Lange z Caltechu ogłosiła pierwszy poważny dowód na to, że wszechświat jest płaski, czyli, że dwie równoległe linie nigdy się w nim ani nie zbiegną ani nie rozbiegną - zawsze będą równoległe. Zespół Lange'a obserwował niebo na innych częstościach niż CBI używając balonu wznoszącego się wysoko nad Antarktyką.

CBI składa się z 13 interferometrów zamontowanych na platformie o średnicy 6 metrów; działa w zakresie od 26 GHz (1,1cm) do 36 GHz (8mm). Urządzenie znajduje się na najbardziej suchej pustyni świata - Atacama. Dzięki takiemu położeniu zapewniono CBI prace w niskiej wilgotności powietrza jaka panuje na wysokości 5080 metrów. Wyniki badań ukażą się w Astrophysical Journal.

3 czerwca 2002
Źródło | oprac. K.Zawada

Liczba odsłon: 1110