Το παλαιότερο φως στο Σύμπαν με το δορυφόρο WMAP

Από σελίδα της NASA, 11 Φεβρουαρίου 2003

Ένας δορυφόρος της NASA, ο WMAP έχει συλλάβει την πιο παλιά και την καλύτερη εικόνα από την εποχή του Big Bang. Περιέχει τέτοια τρομακτική λεπτομέρεια που μπορεί να είναι ένα από τα σημαντικότερα επιστημονικά αποτελέσματα των τελευταίων ετών. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το δορυφόρο Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) της NASA (WMAP) για να συλλάβουν το νέο Κοσμικό πορτρέτο, το οποίο αποκαλύπτει το λυκόφως της Μεγάλης Έκρηξης ή το  Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων.

Ένας πλήρης Ουράνιος χάρτης του παλαιότερου φωτός στο Σύμπαν. Τα χρώματα δείχνουν "τη θερμότερη περιοχή" (κόκκινο) και την "πιο ψυχρή" (μπλε σημεία). Η ωοειδής μορφή είναι μια προβολή για να παρουσιάσει ολόκληρο τον Ουρανό. Με τον ίδιο τρόπο που η σφαίρα της Γης μπορεί να μελετηθεί σαν οβάλ.

"Έχουμε συλλάβει το Σύμπαν σαν νήπιο, και από αυτό το πορτρέτο μπορούμε τώρα να περιγράψουμε τον Κόσμο με  πρωτοφανή ακρίβεια", είπε ο Δρ Charles L. Bennett του Διαστημικού Κέντρου Πτήσης Goddard (GSFC) και του κύριου ερευνητή του WMAP. "Τα στοιχεία είναι σωστά, ένα πραγματικό χρυσό ορυχείο", συνέχισε.

Με ένα e-mail o Bennett ρωτήθηκε για να πει τι λένε τα στοιχεία του WMAP για την τελευταία μοίρα του Κόσμου, μέσα σε πέντε λέξεις ή και λιγότερο ακόμη.

Και ο Bennett απάντησε: "Το Σύμπαν θα διαστέλλεται για πάντα."

Μια από τις μεγαλύτερες εκπλήξεις που αποκαλύπτονται στα στοιχεία αυτά, είναι ότι η πρώτη γενεά των αστεριών άρχισε να λάμπει στον Κόσμο μόνο 200 εκατομμύρια χρόνια μετά από το Μεγάλη Έκρηξη, πολύ νωρίτερα από όσο ανέμεναν πολλοί επιστήμονες.

Από τη μελέτη των ακτινοβολιών στο εξασθενημένο φως της Μεγάλης Έκρηξης, η ομάδα WMAP ήταν σε θέση να υπολογίσουν πότε άρχισαν τα φωτόνια το ανεμπόδιστο ταξίδι του μέσω του σύμπαντος, ενός βασικού κύριου σημείου στην ιστορία του Κόσμου και του αρχικού σημείου για τη συγκέντρωση της ύλης, που οδήγησε τελικά στο σχηματισμό των αστεριών.

Για να υπολογίσει ακριβώς πότε άρχισε ο σχηματισμός των άστρων , η ομάδα WMAP έψαξε τις απίστευτα λεπτές παραλλαγές στην πόλωση της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Εκείνη η πόλωση, στη συνέχεια, προκλήθηκε από το φως των νεογέννητων άστρων επανιονίζοντας το υλικό στο γύρω περιβάλλον.

Αυτό το φαινόμενο του επανιονισμού, είναι η απομάκρυνση των ηλεκτρονίων από το περιβάλλον υλικό και τα αποτελέσματα αυτού είναι η παρατηρηθείσα πόλωση, που έκανε το WMAP. Όσο πιό παλιά είναι τα αστέρια, τόσο μεγαλύτερο είναι το εύρος της πόλωσης.

"Πραγματικά η έκπληξη μας ήταν μεγάλη από το αποτέλεσμα, το οποίο μας λέει ότι τα πρώτα άστρα σχηματίσθηκαν μόνο 200 εκατομμύρια χρόνια περίπου μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη", είπε ο Charles Bennett, ο κύριος ερευνητής του WMAP. "Παλιά, στο σχολείο, νομίζαμε ότι τα πρώτα αστέρια σχηματίσθηκαν γύρω στο ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά από το Big Bang. Πιό πρόσφατα, οι επιστήμονες είχαν ενδείξεις ότι ο σχηματισμός τους έγινε πιό μπροστά από ένα δισεκατομμύριο χρόνια."

Βασισμένοι στις βαθιές εικόνες από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, οι αστρονόμοι στα τελευταία χρόνια έχουν αναθεωρήσει τις εκτιμήσεις τους. Οι γαλαξίες, εμφανίζονται στις εικόνες του Hubble, να έχουν διαμορφωθεί όταν ο Κόσμος ήταν ένα δισεκατομμύριο έτη, άρα τα αστέρια πρέπει να έχουν σχηματισθεί εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πιο μπροστά.

Αλλά η θέα των στοιχείων για τα πρώτα αστέρια, ακριβώς 200 εκατομμύρια έτη μετά από τη γέννηση του Κόσμου ήταν μια τρομακτική έκπληξη.

Επιπλέον, το νέο πορτρέτο επιβεβαιώνει ακριβώς την ηλικία του κόσμου σε 13.7 δισεκατομμύριο έτη, με ένα εντυπωσιακά μικρό περιθώριο σφάλματος 1%.

Η ομάδα του WMAP βρήκε ότι οι μεγάλες θεωρίες Big Bang και πληθωρισμού συνεχίζουν να είναι σωστές. Το περιεχόμενο του Κόσμου περιλαμβάνει 4 τοις εκατό συνηθισμένη ύλη, 23 τοις εκατό σκοτεινής ύλης άγνωστου τύπου και 73 τοις εκατό μιας μυστήριας σκοτεινής ενέργειας του κενού. Οι νέες μετρήσεις ρίχνουν ακόμη φως και στη φύση της σκοτεινής ενέργειας του κενού, η οποία ενεργεί ως κάποια μορφή αντιβαρύτητας.

"Αυτοί οι αριθμοί αντιπροσωπεύουν ένα ορόσημο στο πώς βλέπουμε τον Κόσμο μας", είπαν οι Δρ Anne Kinney, διευθύντρια της NASA για την αστρονομία και τη φυσική. "Αυτό είναι ένα αληθινό σημείο στροφής για την κοσμολογία."

Το φως που βλέπουμε σήμερα, καθώς η ακτινοβολία του Κοσμικού Υποβάθρου Μικροκυμάτων, έχει ταξιδέψει 13 δισεκατομμύρια χρόνια για να φθάσει σε μας. Μέσα σε αυτό το φως είναι απειροελάχιστες μορφές, που χαρακτηρίζουν τους σπόρους οι οποίοι δημιόργησαν τα σμήνη και τους γαλαξίες, που βλέπουμε γύρω μας σήμερα.

Αριστερά : Το WMAP παρατηρεί το φως που εκπέμφθηκε όταν ο Κόσμος ήταν 13 + κάτι δισεκατομμύρια χρόνια νεώτερος από ότι είναι σήμερα.

Οι μορφές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη πάγωσαν για 380.000 έτη, μια χρονική περίοδος που έγινε γνωστή μετά από αυτήν την πιο πρόσφατη παρατήρηση. Αυτές οι μορφές είναι μικροσκοπικές διαφορές της θερμοκρασίας μέσα σε αυτό το εξαιρετικά ομοιόμορφα διασκορπισμένο φως μικροκυμάτων, που λούζουν το Σύμπαν. Η θερμοκρασία αυτής της Κοσμικής Αρχέγονης Ακτινοβολίας υπολογίζεται κατά μέσο όρο τώρα 2.73 βαθμούς επάνω από την απόλυτη θερμοκρασία. Το WMAP βρήκε τις μικρές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, οι οποίες μεταβάλλονται κατά ένα εκατομμυριοστό του βαθμού Kelvin μόνο.

Οι θεωρίες για την εξέλιξη του Κόσμου κάνουν συγκεκριμένες προβλέψεις για το βαθμό αυτών των μορφών της διαφοράς της θερμοκρασίας. Όπως ένας ντεντέκτιβ, η ομάδα του WMAP σύγκρινε το μοναδικό "δακτυλικό αποτύπωμα" αυτών των μορφών, που αποτυπώθηκαν σε αυτό το αρχαίο φως με τα δακτυλικά αποτυπώματα που προβλέπονται από τις διάφορες κοσμικές θεωρίες και βρήκε έτσι μια αντιστοιχία.

Το WMAP θα συνεχίσει να παρατηρεί το Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων για τρία χρόνια ακόμη, και τα στοιχεία του θα αποκαλύψουν νέες όψεις στη θεωρία του πληθωρισμού και τη φύση της σκοτεινής ενέργειας.

Το WMAP ονομάστηκε έτσι προς τιμή του Δαβίδ Wilkinson του Πανεπιστημίου Princeton, ενός διάσημου κοσμολόγου και ένα μέλος της ομάδας του MAP που πέθανε τον Σεπτέμβριο του 2002.