Kosmisk baggrundsstråling

Den kosmiske baggrundsstråling (engelsk: cosmic microwave background, fork. CMB) er en baggrundsstråling af mikrobølger fra verdensrummet. Strålingen er med minimale afvigelser ens fra alle retninger i universet og svarer meget præcist til mikrobølgeprofilen fra et sort legeme med en temperatur på ca. 2,7 K jf. Plancks strålingslov.
Opdagelsen
Den kosmiske baggrundsstråling blev opdaget i 1964 og tre artikler herom blev i 1965 udgivet i The Astrophysical Journal 70, 1965 Nov, p. 697[1] og i Astrophysical Journal Letters 142, 1965 Oct, p. 419 og p. 1149.[2][3]
Oprindelse og fortolkning
Mikrobølgerne som den kosmologiske baggrundsstråling består af, opfattes i dag som rødforskudt elektromagnetisk stråling fra én af Universets allertidligste faser 379.000 (± 1.000) år efter Big Bang. Indenfor kosmologien har den kosmiske baggrundsstråling været et vigtigt observérbart argument for universets udvidelse, selve Big Bang-teorien og det kosmologiske princip, samt forståelsen af universets storskalastrukturer.
Da strålingen opstod og blev udsendt i sin tid, var det i form af meget energirig gammastråling med en meget kort bølgelængde. På grund af den kosmologiske rødforskydning er strålingen blevet mere og mere langbølget og over mange milliarder år er gammastrålingen blevet til de mikrobølger vi kan observere i dag. Den kosmiske baggrundsstråling tolkes således som det kraftigste levn fra Universets tidligste stadier, som vi kan observere i dag, og den indeholder mange vigtige informationer om forholdene og udviklingen dengang.
Den kosmiske baggrundsstråling stråler imod os fra alle sider af verdensrummet i en perfekt kugleform (isotrop fordeling), og strålingens intensitet er næsten ens i alle retninger (homogen fordeling). Den tolkes typisk som dannet ca. 380.000 år efter Big Bang, og da det ikke er muligt at se igennem og bagom denne mur af lys, har vi ingen direkte informationer fra tidligere tider.
Man har opdaget, at strålingen er meget jævnt fordelt og svarer til den elektromagnetiske stråling, som et sort legeme med en temperatur på ca. 2,7 K vil udsende. Temperaturudsvingene er på under ± 0,0002 K. Ved mindre temperaturforskelle kan man se steder som er varmere og steder som er koldere, og man tolker typisk disse uregelmæssigheder som de allertidligste kim til strukturerne i vore dages Univers, såsom galaksehobe, filamenter og tomrum ("voids"). Observationer og forskning tyder på at uregelmæssighederne i den kosmiske baggrundsstråling blev igangsat af sammenklumpet mørkt stof, bl.a. fordi det også er nogenlunde jævnt fordelt og stort set kun vekselvirker gravitationelt med lys og andre partikler.
Egenskaber

Egenskaber ved udsendelsen:
Temperatur ca. 2.970 K Frekvens ca. 174.636 GHz ( = ca. 175 THz) Bølgelængde ca. 975,6684 nm Energi pr. foton ca. 1,271 eV
Egenskaber når vi i dag måler den kosmiske baggrundsstråling fra Jorden:
Temperatur 2,72548 ± 0,00057 K [4] Frekvens ca. 160,23 GHz Bølgelængde ca. 1.063.390 nm Energi pr. foton ca. 0,00166 eV
Når man måler den kosmiske baggrundsstrålings virkninger på objekter i forskellige afstande, observerer man en stigende temperaturgradient. Jo fjernere fra Jorden objektet er, desto højere er temperaturpåvirkningen.
Den europæisk udviklede Planck-satellit, der blev opsendt af Den Europæiske Rumorganisation (ESA) i 2009, havde til formål at registre den kosmiske baggrundsstråling med den hidtil største nøjagtighed.
Referencer
- ^ Penzias, A. A.; Wilson, R. W. (1965). "Measurement of the Flux of Five Sources at 4080 Mc/sec". Hentet 25. september 2011.
{{cite web}}
: CS1-vedligeholdelse: Flere navne: authors list (link) - ^ Penzias, A. A.; Wilson, R. W. (1965). "A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s". Hentet 25. september 2011.
{{cite web}}
: CS1-vedligeholdelse: Flere navne: authors list (link) - ^ Penzias, A. A.; Wilson, R. W. (1965). "Measurement of the Flux Density of CAS A at 4080 Mc/s". Hentet 25. september 2011.
{{cite web}}
: CS1-vedligeholdelse: Flere navne: authors list (link) - ^ Dale J. Fixsen (10. november 2009). "The Temperature of the Cosmic Microwave Background, Astrophysical Journal 709 (2009)". Hentet 14. oktober 2011.
Eksterne henvisninger
![]() | Spire Denne artikel om astronomi er en spire som bør udbygges. Du er velkommen til at hjælpe Wikipedia ved at udvide den. |
Medier brugt på denne side
The monopole spectrum of the Cosmic Microwave Background Radiation using the original data set by the FIRAS team, available at http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/cobe/firas_monopole_get.cfm. The vertical axis "MJy/sr" corresponds to 106 jansky per steradian, where a jansky is 10-26 Watts per square-meter per Hertz. The horizontal axis ("1/cm") corresponds to the reciprocal of the microwave wavelength (in cm), which is proportional to the microwave frequency. The error bars are too small to be displayed by a computer screen, but vastly exaggerated error bars were included to show the measured data points. Made with GNUPlot.
NASA's comment on the original picture: "Cosmic Microwave Background (CMB) spectrum plotted in waves per centimeter vs. intensity. The solid curve shows the expected intensity from a single temperature blackbody spectrum, as predicted by the hot Big Bang theory. A blackbody is a hypothetical body that absorbs all electromagnetic radiation falling on it and reflects none whatsoever. The FIRAS data were taken at 34 positions equally spaced along this curve. The FIRAS data match the curve so exactly, with error uncertainties less than the width of the blackbody curve, that it is impossible to distinguish the data from the theoretical curve. These precise CMB measurements show that 99.97% of the radiant energy of the Universe was released within the first year after the Big Bang itself. All theories that attempt to explain the origin of large scale structure seen in the Universe today must now conform to the constraints imposed by these measurements. The results show that the radiation matches the predictions of the hot Big Bang theory to an extraordinary degree. See Mather et al. 1994, Astrophysical Journal, 420, 439, "Measurement of the Cosmic Microwave Background Spectrum by the COBE FIRAS Instrument,"Wright et al. 1994, Astrophysical Journal, 420, 450,"Interpretation of the COBE FIRAS CMBR Spectrum," and Fixsen et al. 1996, Astrophysical Journal, 473, 576,"The Cosmic Microwave Background Spectrum from the Full COBE FIRAS Data Sets" for details."
CMB Images
IMAGES > CMB IMAGES > NINE YEAR MICROWAVE SKY
http://map.gsfc.nasa.gov/media/121238/index.html
Nine Year Microwave Sky
The detailed, all-sky picture of the infant universe created from nine years of WMAP data. The image reveals 13.77 billion year old temperature fluctuations (shown as color differences) that correspond to the seeds that grew to become the galaxies. The signal from our galaxy was subtracted using the multi-frequency data. This image shows a temperature range of ± 200 microKelvin.
Credit: NASA / WMAP Science Team
WMAP # 121238
Image Caption
9 year WMAP image of background cosmic radiation (2012)