کشف بیگ بنگ: از دیدن تصاویر پس زمینه کیهانی چه می آموزیم؟ | دیجیاتو

وقتی به عکس‌های کودکی فرزندانتان نگاه می‌کنید، می‌توانید نشانه‌هایی از شخصیت یا رفتار آنها را در بزرگسالی ببینید – یک نگاه خاص در چشم‌ها، یک نقطه در رفتار یا یک نقطه شیطنت‌آمیز. به همین ترتیب، در کیهان‌شناسی، دانشمندان با مشاهده تصاویری از جهان اولیه تلاش می‌کنند تا بفهمند جهان چگونه رشد کرده و امروز چگونه به وجود آمده است. تصویری که در زیر می بینید «تشعشعات پس زمینه مایکروویو کیهانییا “SPK”. این تشعشع که از اولین لحظات شکل گیری کیهان باقی مانده، یک درخشش فوتون (نور) ضعیفی است که تمام جهان را می پوشاند و در هر جهت از کیهان قابل اندازه گیری است.

در اواخر سپتامبر، ناسا قصد دارد یک رصدخانه نجومی در نیومکزیکو راه اندازی کند تا تصاویری از جهان اولیه را مطالعه کند – جهان اولیه، زمانی که جهان ما آنقدر کوچک و جوان بود که می توان آن را جهان نوجوان نامید. از سوی دیگر، کاوشگری به نام «PIPERهدف آن اندازه‌گیری ناهمسانگردی این طیف فوتون با بررسی درجه قطبش این فوتون‌ها است – تابش پس‌زمینه موج کیهانی بسیار همسانگرد است. با این حال، مقدار کمی ناهمسانگردی وجود دارد، تقریباً یک مورد در هر 100000 بار، که برای کیهان شناسان بسیار مهم است. SPK بسیار سرد است. میانگین دمای آن در حدود -455 درجه فارنهایت است. این تابش حدود سیصد و هشتاد هزار سال بعد است. مهبانگ – انفجاری در 13.8 میلیارد سال پیش رخ داد که دانشمندان معتقدند باعث شکل گیری جهان شده است. دانشمندانی که به‌طور تصادفی CMB را کشف کردند، مدت‌ها فکر می‌کردند که ساختاری یکنواخت و همسانگرد دارد، اما در نهایت متوجه تفاوت‌های جزئی دما در نقاط مختلف شدند. SPK قدیمی ترین نور در جهان است که می توانیم در اطراف خود ببینیم. همه چیز در این دنیا قبل از CMB بسیار تاریک است.

قبل از CMB، زمین فقط یک پلاسمای داغ و متراکم بود (با دمای حدود 5000 میلیون درجه فارنهایت). این دما آنقدر بالاست که اتم ها هنوز وجود نداشته اند. در آن زمان، جهان یک سوپ بسیار داغ از الکترون ها و پروتون ها بود. الکترون های اطراف فوتون ها – نور – رفتار تعاملی بسیار جالبی دارند. به نوعی باعث گسترش می شوند فوتون – نور چراغ ماشین را در وسط مه تصور کنید.

بعد از آن مهبانگجهان به سرعت در همه جهات گسترش یافته است. این گسترش همچنان ادامه دارد. با ادامه گسترش، جهان سردتر شد. زمانی که جهان به سیصد و هشتاد هزارمین سال خود رسید، آنقدر سرد شده بود که الکترون ها و پروتون ها توانستند با هم ترکیب شوند و اولین اتم های هیدروژن را تشکیل دهند. دانشمندان این دوره را “بازترکیبی” می نامند. اتمی هیدروژن آنها الکترون های نور را به خوبی پراکنده نمی کنند. با این حال، نور زمان کافی برای انتشار یکنواخت در سراسر جهان داشته است.

نوری که امروز از SPK می بینیم نوترکیبی درآمد. این نور با سفر به زمین و تشکیل ستاره ها و کهکشان ها انرژی اولیه خود را از دست داد. امروزه ما این نور را در طیف مایکروویو الکترومغناطیسی می بینیم. این طیف انرژی کمتری نسبت به نور مرئی دارد، بنابراین چشمان ما نمی توانند آن را در محیط ببینند. اولین تصاویر از CMB از سال 1989 تا 1993 گرفته شده است.

چرا ما به SPK علاقه مندیم؟

تشعشعات مایکروویو کیهانی به ما کمک می کند تا در مورد ساختار جهان پیرامون خود چیزهای زیادی بیاموزیم. به عنوان مثال، کاوشگر ویلکینسون، نقشه بسیار دقیقی از این تشعشع ارائه کرد که به درک جهان از 68 درصد کمک کرد. انرژی تاریک27 درصد ماده تاریک و تنها 5 درصد از مواد معمولی ساخته شده است. ماده عادي چيزي است كه من و تو و زمين و ستارگان از آن ساخته شده‌ايم.

دنیا درست بعد از بیگ بنگ بسیار کوچک بود. همه چیزهایی که امروزه در جهان می بینیم در یک پروتون جمع شده اند. دانشمندان فکر می کنند که اگر جهان در چنین مقیاس کوچکی شروع شده بود، قوانین معمول فیزیک برای توصیف اولین لحظات آن استفاده نمی شد. آنها به قوانین مکانیک کوانتومی اشاره می کنند تا بگویند دقیقاً در طول و بعد از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است. مکانیک کوانتومی این اجازه می دهد تا انواع اتفاقات عجیب و غریب در جهان رخ دهد. به عنوان مثال، ما می توانیم توضیح دهیم که چگونه جهان در کمتر از یک ثانیه منبسط شد و شعاع آن تریلیون ها بار افزایش یافت.

این حجم از هرج و مرج در کیهان باعث تولید می شود امواج گرانشی اولیه شد (امواج گرانشی اغلب به امواج ناشی از ادغام دو ستاره نوترونی یا یک ستاره نوترونی و یک سیاهچاله گفته می شود. اما در اینجا منظور امواج اولیه در کیهان ناشی از فرآیندهای کیهانی در لحظات اولیه شکل گیری جهان است. ). اولین سیگنال موج گرانشی شبیه نویز است.

این امواج گرانشی دنیای نوزادان ما را پر کرد و “قطبیت B»در پرتو SPK. این الگوها متقارن نیستند. از سوی دیگر، نوعی قطبی شدن در جهان هستی وجود دارد که «قطبیت Eنامیده میشود. این نوع قطبش متقارن است و منعکس کننده توزیع ماده در جهان است.

اینجاست که نقش PIPER مشخص می شود. دو تلسکوپ این سیستم در ظرفی پر از هلیوم مایع در دمای حدود -452 درجه فارنهایت قرار دارند. این تلسکوپ ها می توانند 85 درصد از آسمان بالای ما را با دقت بسیار بالایی رصد کنند. بنابراین، آنها به ما کمک می کنند تا چیزهای زیادی در مورد روزهای اولیه کیهان بیاموزیم. همچنین با بررسی این قطبش‌ها خواهیم آموخت که جهان چگونه تکامل یافته است.