Zgodnie z modelem gorącego Wszechświata, substancja rozszerzającego się Wszechświata miała w przeszłości znacznie większą gęstość niż obecnie i ekstremalnie wysoką temperaturę. Na T> 10 8 K pierwotny, składający się z protonów, jonów helu i elektronów, w sposób ciągły emitujący, rozpraszający i absorbujący fotony, był w pełnym promieniowaniu. Podczas późniejszej ekspansji Wszechświata spadła temperatura plazmy i promieniowania. Oddziaływanie cząstek z fotonami nie miało już czasu, aby zauważalnie wpłynąć na widmo promieniowania w charakterystycznym czasie ekspansji (do tego czasu Wszechświat stał się znacznie mniej niż jedność pod względem bremsstrahlung). Jednak nawet przy braku interakcji między promieniowaniem a materią, podczas ekspansji Wszechświata widmo promieniowania ciała doskonale czarnego pozostaje ciałem doskonale czarnym, spada jedynie temperatura promieniowania. Podczas gdy temperatura przekraczała 4000 K, substancja pierwotna była całkowicie zjonizowana, zasięg fotonów od jednego zdarzenia rozpraszania do drugiego był znacznie mniejszy. Przy 4000 K pojawiły się protony i elektrony, plazma zamieniła się w mieszaninę neutralnych atomów wodoru i helu, Wszechświat stał się całkowicie przezroczysty dla promieniowania. W toku dalszej ekspansji temperatura promieniowania nadal spadała, ale jego charakter ciała doskonale czarnego zachował się jako relikt, jako „pamięć” wczesnego okresu ewolucji świata. Promieniowanie to odkryto najpierw przy długości fali 7,35 cm, a następnie przy innych długościach fali (od 0,6 mm do 50 cm).
Temp-ra M. f. oraz. z dokładnością 10% okazała się równa 2,7 K. Por. energia fotonów tego promieniowania jest niezwykle mała - 3000 razy mniej niż energia fotonów światła widzialnego, ale liczba fotonów M.f. oraz. bardzo duży. Na każdy atom we Wszechświecie przypada ~ 109 fotonów M.f. oraz. (średnio 400-500 fotonów na 1 cm 3).
Wraz z bezpośrednią metodą określania temperatury M.f. oraz. - zgodnie z krzywą rozkładu energii w widmie promieniowania (patrz), istnieje również metoda pośrednia - zgodnie z populacją niższych poziomów energetycznych cząsteczek w ośrodku międzygwiazdowym. Przy absorpcji fotonu M. f. oraz. cząsteczka porusza się od głównego stan podekscytowany. Im wyższa temperatura promieniowania, tym większa gęstość fotonów o energii wystarczającej do wzbudzenia cząsteczek i tym większy jest ich udział na poziomie wzbudzenia. Na podstawie liczby wzbudzonych cząsteczek (poziom populacji) można ocenić temperaturę wzbudzającego promieniowania. Tak więc obserwacje optyczne Linie absorpcji międzygwiazdowego cyjanogenu (CN) pokazują, że jego niższe poziomy energetyczne są zaludnione tak, jakby cząsteczki CN znajdowały się w trzystopniowym polu promieniowania ciała doskonale czarnego. Fakt ten został ustalony (ale nie do końca zrozumiany) już w 1941 r., na długo przed odkryciem M.f. oraz. bezpośrednie obserwacje.Ani gwiazdy i radiogalaktyki, ani gorące międzygalaktyki. gaz, ani reemisja światła widzialnego przez pył międzygwiazdowy, mogą wytworzyć promieniowanie zbliżające się do St. i.: całkowita energia tego promieniowania jest zbyt wysoka, a jego widmo nie przypomina ani widma gwiazd, ani widma źródeł radiowych (rys. 1). To, jak również prawie całkowity brak fluktuacji intensywności na sferze niebieskiej (niewielkie wahania kątowe), dowodzi kosmologicznego, reliktowego pochodzenia M.f. oraz.
Wahania M.f. oraz.
Wykrywanie niewielkich różnic w natężeniu M. f. i., otrzymane z różnych części sfery niebieskiej, umożliwiłyby wyciągnięcie szeregu wniosków na temat natury pierwotnych zaburzeń w materii, które następnie doprowadziły do powstania galaktyk i gromad galaktyk. Współczesne galaktyki i ich gromady powstały w wyniku wzrostu nieistotnych pod względem amplitudy niejednorodności gęstości materii, które istniały przed rekombinacją wodoru we Wszechświecie. Dla każdego kosmologicznego modelu można znaleźć prawo wzrostu amplitudy niejednorodności w trakcie ekspansji Wszechświata. Jeśli wiesz, jakie były amplitudy niejednorodności substancji w czasie rekombinacji, możesz określić, jak długo mogły rosnąć i stać się jednością. Następnie regiony o gęstości znacznie większej niż średnia powinny wyróżniać się z ogólnego rozszerzającego się tła i dać początek galaktykom i ich gromadom. Tylko promieniowanie reliktowe może „powiedzieć” o amplitudzie niejednorodności gęstości początkowej w momencie rekombinacji. Ponieważ przed rekombinacją promieniowanie było sztywno związane z materią (elektrony rozpraszały fotony), niejednorodności w przestrzennym rozkładzie materii prowadziły do niejednorodności gęstości energii promieniowania, czyli do różnicy temperatury promieniowania w obszarach Wszechświata o różnej gęstości. Kiedy po rekombinacji substancja przestała wchodzić w interakcje z promieniowaniem i stała się dla niego przezroczysta, M.f. oraz. miał zachować wszystkie informacje o niejednorodności gęstości we Wszechświecie w okresie rekombinacji. Jeśli istniały niejednorodności, to temperatura M. f. oraz. powinien zmieniać się w zależności od kierunku obserwacji. Jednak eksperymenty mające na celu wykrycie oczekiwanych wahań nie mają jeszcze dość wysoka precyzja. Podają tylko górne granice wartości wahań. W małych skalach kątowych (od jednej minuty łuku do sześciu stopni łuku) fluktuacje nie przekraczają 10 -4 K. Wyszukiwanie fluktuacji M. f. oraz. komplikuje również fakt, że udział w fluktuacjach tła jest dyskretny kosmiczny. źródła radiowe, promieniowanie atmosfery ziemskiej waha się itp. Eksperymenty na dużych skalach kątowych wykazały również, że temperatura M.f. oraz. praktycznie nie zależy od kierunku obserwacji: odchylenia nie przekraczają K. Uzyskane dane pozwoliły zmniejszyć oszacowanie stopnia anizotropii ekspansji Wszechświata o współczynnik 100 w stosunku do oszacowania z danych bezpośrednich obserwacji „oddalających się” galaktyk.
M.f. oraz. jako „nowe powietrze”.
M.f. oraz. izotropowy tylko w układzie współrzędnych związanym z „oddalającymi się” galaktykami, w tzw. ruchomy układ odniesienia (ta ramka rozszerza się wraz z Wszechświatem). W każdym innym układzie współrzędnych intensywność promieniowania zależy od kierunku. Fakt ten otwiera możliwość pomiaru prędkości Słońca względem układu współrzędnych związanego z M.f. oraz. Rzeczywiście, dzięki efektowi Dopplera, fotony rozchodzące się w kierunku poruszającego się obserwatora mają wyższą energię niż te go doganiające, mimo że w układzie związanym z M.f. tj. ich energie są równe. Zatem temperatura promieniowania dla takiego obserwatora okazuje się zależeć od kierunku: , gdzie T 0 - por. na niebie temperatura promieniowania, v- prędkość obserwatora, - kąt między wektorem prędkości a kierunkiem obserwacji.
Anizotropia dipolowa promieniowania reliktowego, związana z ruchem Układu Słonecznego względem pola tego promieniowania, została już mocno ustalona (ryc. 2): w kierunku konstelacji Lwa temperatura M.f. oraz. 3,5 mK powyżej średniej i w przeciwnym kierunku (konstelacja Wodnika) o tyle samo poniżej średniej. W konsekwencji Słońce (razem z Ziemią) porusza się względem M.f. oraz. z prędkością ok. 400 km/s w kierunku konstelacji Lwa. Dokładność obserwacji jest tak wysoka, że eksperymentatorzy ustalają prędkość Ziemi wokół Słońca, która wynosi 30 km/s. Uwzględnienie prędkości Słońca wokół centrum Galaktyki umożliwia wyznaczenie prędkości Galaktyki względem pola magnetycznego. oraz. Jest to 600 km/s. W zasadzie istnieje metoda, która umożliwia określenie prędkości bogatych gromad galaktyk względem promieniowania tła (patrz ).
Widmo M.f. oraz.
Na ryc. 1 przedstawia istniejące dane eksperymentalne dotyczące M.f. oraz. oraz krzywa Plancka dla rozkładu energii w widmie promieniowania równowagowego ciała absolutnie czarnego o temperaturze 2,7 K. Przepisy punkty eksperymentalne są w dobrej zgodzie z teoretycznymi krzywy. Jest to mocne potwierdzenie modelu gorącego Wszechświata.
Zauważ, że w zakresie fal centymetrowych i decymetrowych pomiary temperatury M.f. oraz. możliwe z powierzchni Ziemi za pomocą radioteleskopów. W zakresie milimetrowym, a zwłaszcza submilimetrowym, promieniowanie atmosfery zakłóca obserwacje M.f. i. w związku z tym pomiary wykonywane są za pomocą łącza szerokopasmowego, zainstalowanego na balony(cylindry) i rakiety. Cenne dane o widmie M. t. oraz. w zakresie milimetrowym uzyskano z obserwacji linii absorpcyjnych cząsteczek ośrodka międzygwiazdowego w widmach gorących gwiazd. Okazało się, że główne wkład do gęstości energii M.f. oraz. daje promieniowanie od 6 do 0,6 mm, którego temperatura jest bliska 3 K. W tym zakresie długości fal gęstość energii M.f. oraz. \u003d 0,25 eV / cm 3.
Wiele kosmologicznych teorie i teorie powstawania galaktyk, które uwzględniają procesy materii i antymaterii, rozpraszanie rozwiniętych, wielkoskalowych potencjalnych ruchów, parowanie pierwotnych małych mas, rozpad niestabilnych, przewidują środki. uwalnianie energii we wczesnych stadiach ekspansji wszechświata. Jednocześnie każde uwolnienie energii align="absmiddle" width="127" height="18"> na etapie, gdy temperatura M.f. oraz. zmieniona z maksymalnie 3 K, powinna wyraźnie zniekształcić widmo ciała doskonale czarnego. Tak więc widmo M.f. oraz. niesie informacje o termicznej historii wszechświata. Co więcej, informacja ta okazuje się być zróżnicowana: uwalnianie energii na każdym z trzy etapy rozszerzenia (K; 3T 4000 K). Takich energetycznych fotonów jest bardzo mało (~10 -9 ich całkowitej liczby). Dlatego promieniowanie rekombinacyjne powstające w wyniku formowania się obojętnych atomów musiało silnie zniekształcić widmo pola magnetycznego. oraz. przy falach 250 μm.Substancja może doświadczyć ponownego nagrzania podczas formowania się galaktyk. Widmo M.f. oraz. może się również zmienić w tym przypadku, ponieważ rozpraszanie fotonów reliktowych przez gorące elektrony zwiększa energię fotonów (patrz ). Szczególnie silne zmiany zachodzą w tym przypadku w obszarze krótkofalowym widma. Jedna z krzywych pokazująca możliwe zniekształcenie widma M.f. i., pokazany na ryc. 1 (krzywa przerywana). Dostępne zmiany w widmie M. t. oraz. wykazali, że wtórne ogrzewanie materii we Wszechświecie nastąpiło znacznie później niż rekombinacja.
M.f. oraz. i promienie kosmiczne.
Przestrzeń wiązki (wysokoenergetyczne protony i jądra; ultrawzględne elektrony, które determinują emisję radiową naszej i innych galaktyk w zakresie metrów) niosą informacje o gigantycznych procesach wybuchowych w gwiazdach i jądrach galaktyk, w których się one rodzą. Jak się okazało, czas życia wysokoenergetycznych cząstek we Wszechświecie w dużej mierze zależy od fotonów M.f. i., posiadające niską energię, ale niezwykle liczne - jest ich miliard razy więcej niż atomów we Wszechświecie (stosunek ten jest zachowywany w procesie ekspansji Wszechświata). W zderzeniu ultrarelatywistycznych elektronów kosmicznych. promienie z fotonami M. f. oraz. energia i pęd ulegają redystrybucji. Energia fotonu wzrasta wielokrotnie, a foton radiowy zamienia się w foton rentgenowski. promieniowanie, podczas gdy energia elektronu zmienia się nieznacznie. Ponieważ proces ten powtarza się wiele razy, elektron stopniowo traci całą energię. Obserwowane z satelitów i rakiet rentgenowskich. promieniowanie tła, najwyraźniej, częściowo zawdzięcza swój początek temu procesowi.
Protony i jądra o superwysokiej energii również podlegają działaniu fotonów M.f. i .: w zderzeniach z nimi jądra rozszczepiają się, a zderzenia z protonami prowadzą do narodzin nowych cząstek (par elektron-pozyton, mezonów itp.). W rezultacie energia protonów gwałtownie spada do wartości progowej, poniżej której tworzenie cząstek staje się niemożliwe zgodnie z prawami zachowania energii i pędu. To właśnie z tymi procesami wiąże się praktyka. nieobecność w kosmosie wiązki cząstek o energii 10 20 eV, a także niewielką liczbę ciężkich jąder.
Oświetlony.:
Zel'dovich Ya.B., "Gorący" model Wszechświata, UFN, 1966, t. 89, c. 4, s. 647; Weinberg S., Pierwsze trzy minuty, przeł. z angielskiego, M., 1981.
Jak czytelnik zapewne już zauważył, historia radioastronomii rozwinęła się w taki sposób, że najważniejsze odkrycia w tej dziedzinie nauki były dziełem przypadku. Zaczęły się początki radioastronomii przypadkowe odkrycie Yansky dyskretne źródła promieniowania docierającego na Ziemię z kosmosu. Podczas badań
Odkryto zjawisko migotania fal radiowych jako przypadkowy, wtórny, ale o wiele ważniejszy skutek, pulsary.
Inne główne odkrycie naszych dni zrobiono całkiem nieoczekiwanie dla tych, którzy odkryli nowe zjawisko. W 1965 r. Penzias i Wilson, dwaj specjaliści od radia, w imieniu firmy Bell, zbadali jedno z najbardziej czułych urządzeń do odbioru fal radiowych i wprowadzili do niego ulepszenia, aby wyeliminować skutki wszystkich możliwych zakłóceń. Kiedy po długiej pracy doszli do wniosku, że zrobili wszystko w tym kierunku i wpływ naziemnych źródeł emisji radiowej powinien zostać całkowicie zniszczony, okazało się, że urządzenie odbiorcze skierowane w niebo nadal odbiera, chociaż bardzo słaba, ale na pewno zarejestrowana emisja radiowa. Jego osobliwością było to, że natężenie promieniowania wykazywało niemal ścisłą stałość we wszystkich kierunkach, oczywiście z wyjątkiem tych, w których znajdują się siodła dyskretnych kosmicznych emisji radiowych.
Znaczenie dokonanego odkrycia stało się jasne, gdy dalsze badania wykazały, że rozkład przychodzącego promieniowania na długości fal odpowiada promieniowaniu „ciała doskonale czarnego”. Jest taka, jaka spowodowana byłaby przez ciało o ekstremalnie niskiej temperaturze: 3 kelwiny (kelwiny) Zgodnie z prawem Wiena (λ m · T = 0,2897) maksymalna energia promieniowania w tej temperaturze przypada na długość fali około 1 mm.
Z niemal całkowitej niezależności intensywności wykrytej emisji radiowej od kierunku (jej izotropii) wynika, że Wszechświat przenika to promieniowanie, wypełnia ono całą przestrzeń między gwiazdami i galaktykami. Rozkład energii w widmie zgodnie z prawem dla ciała absolutnie czarnego o temperaturze 3 K pokazuje, że promieniowanie to nie jest promieniowaniem przekształconym gwiazd, mgławic i galaktyk, ale jest samodzielną substancją wypełniającą przestrzeń Wszechświata . Dlatego nazywa się to promieniowaniem tła.
PROMIENIOWANIE TŁA
PROMIENIOWANIE TŁA, promieniowanie, które jest obecne w środowisko w normalnych warunkach. Należy to wziąć pod uwagę podczas pomiaru promieniowania z dowolnego źródła. Na Ziemi promieniowanie tła jest spowodowane procesem rozpadu naturalnie występującej substancji radioaktywnej skały. W kosmosie tak zwane „tło mikrofalowe” przypisuje się wpływowi „Wielkiego Wybuchu”.
Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny.
W astrofizyce rozproszone i praktycznie izotropowe promieniowanie elektromagnetyczne Wszechświat. Widmo promieniowania tła rozciąga się od długich fal radiowych do promieni gamma. Wpływ na promieniowanie tła mogą mieć te odległe, które są nie do odróżnienia osobno ... ... Wielki słownik encyklopedyczny
promieniowanie tła- Promieniowanie, którego poziom jest znacznie niższy niż sygnał użyteczny. [L.M. Niewdiajew. Technologie telekomunikacyjne. angielski rosyjski słownik informator. Edytowane przez Yu.M. Gornostajew. Moskwa, 2002] Tematy telekomunikacyjne, podstawowe pojęcia EN ... ... Podręcznik tłumacza technicznego
W astrofizyce rozproszone i praktycznie izotropowe promieniowanie elektromagnetyczne wszechświata. Widmo promieniowania tła rozciąga się od długich fal radiowych do promieni gamma. Wkład w promieniowanie tła może mieć odległe, nie do odróżnienia ... ... słownik encyklopedyczny
promieniowanie tła- promieniowanie tła (s), tło (m) promieniowania jonizującego; promieniowanie tła (g); tło promieniotwórcze (m) eng promieniowanie tła fra rayonnement (m) de fond, rayonnement (m) ionisant naturel deu Hintergrundstrahlung (f) spa radiación (f) de fondo … Bezpieczeństwo i higiena pracy. Tłumaczenie na angielski, francuski, niemiecki, hiszpański
promieniowanie tła- foninė spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. promieniowanie tła vok. Nulleffektstrahlung, f; Untergrundstrahlung, f rus. promieniowanie tła, npranc. rayonnement ambiant, m … Fizikos terminų žodynas
promieniowanie tła- Promieniowanie zarejestrowane przez detektor przy braku źródeł promieniotwórczych, którego promieniowanie należy zmierzyć ... Politechniczny słownik terminologiczny wyjaśniający terminy
W astrofizyce rozproszone i praktycznie izotropowe el. magn. promieniowanie wszechświata. Widmo F. i. rozciąga się od długich fal radiowych do promieni gamma. Wkład do F. i. może dawać odległe źródła, które są nie do odróżnienia i dyfundują w wodzie (gaz, kurz), ... ... Naturalna nauka. słownik encyklopedyczny
Kosmologia Wiek Wszechświata Wielki Wybuch Odległość współprzemieszczania Promieniowanie CMB Kosmologiczne równanie stanu ciemna energia Ukryta masa Wszechświat Friedmanna Zasada kosmologiczna Tworzenie modeli kosmologicznych ... Wikipedia
Jeden ze składników ogólnego kosmosu tła. e-mail magn. promieniowanie. R. i. jest równomiernie rozłożony na sferze niebieskiej i odpowiada intensywnością promieniowania cieplnego całkowicie czarnego ciała o temperaturze ok. 15°C. 3 K, odkrył Amer. naukowcy A. Penzias i ... Encyklopedia fizyczna
Promieniowanie RELICT, wypełniające Wszechświat promieniowaniem kosmicznym, którego widmo jest zbliżone do widma ciała absolutnie czarnego o temperaturze około 3 K. Obserwuje się je na falach od kilku mm do kilkudziesięciu cm, niemal izotropowo. Początek... ... Współczesna encyklopedia
Tło promieniowanie kosmiczne, którego widmo jest zbliżone do widma całkowicie czarnego ciała o temperaturze 3 K. Obserwuje się go na falach od kilku mm do kilkudziesięciu cm, prawie izotropowo. Pochodzenie promieniowania reliktowego wiąże się z ewolucją ... Wielki słownik encyklopedyczny
promieniowanie tła- Tła kosmiczna emisja radiowa, która powstała we wczesnych stadiach rozwoju Wszechświata. [GOST 25645.103 84] Podmioty warunkują przestrzeń fizyczną. przestrzeń PL promieniowanie reliktowe … Podręcznik tłumacza technicznego
Tło promieniowanie kosmiczne, którego widmo jest zbliżone do widma ciała doskonale czarnego o temperaturze około 3°K. Obserwuje się go na falach od kilku milimetrów do kilkudziesięciu centymetrów, prawie izotropowo. Pochodzenie promieniowania reliktowego ... ... słownik encyklopedyczny
Promieniowanie elektromagnetyczne, które wypełnia obserwowalną część Wszechświata (patrz Wszechświat). R. i. istniał już we wczesnych stadiach ekspansji Wszechświata i odegrał ważną rolę w jego ewolucji; jest wyjątkowym źródłem informacji o jej przeszłości... Wielka radziecka encyklopedia
Promieniowanie CMB- (od łac. relicium remnant) kosmiczne promieniowanie elektromagnetyczne związane z ewolucją Wszechświata, które zaczęło swój rozwój po „wielkim wybuchu”; promieniowanie kosmiczne tła, którego widmo jest zbliżone do widma całkowicie czarnego ciała z ... ... Początki współczesnych nauk przyrodniczych
Przestrzeń w tle promieniowanie, którego widmo jest zbliżone do widma ciała absolutnie czarnego o temperaturze ok. 3 K. Obserwowane na falach od kilku. mm do kilkudziesięciu cm, prawie izotropowo. pochodzenie R. i. związane z ewolucją wszechświata, do raju w przeszłości ... ... Naturalna nauka. słownik encyklopedyczny
Termiczne promieniowanie kosmiczne tła, którego widmo jest zbliżone do widma absolutnie czarnego ciała o temperaturze 2,7 K. Pochodzenie R. i. związane z ewolucją wszechświata, który w odległej przeszłości miał wysoka temperatura i gęstość promieniowania ... ... Słownik astronomiczny
Kosmologia Wiek Wszechświata Wielki Wybuch Odległość kosmiczna Promieniowanie reliktowe Kosmologiczne równanie stanu Ciemna energia Ukryta masa Wszechświat Friedmanna Zasada kosmologiczna Modele kosmologiczne Formacja ... Wikipedia
