Любознательные дети: что такое космическое микроволновое фоновое излучение?

Что такое космическое микроволновое фоновое излучение? Произошло ли это после Большого Взрыва? – Шрихари, 9 лет, штат Керала, Индия

Космический микроволновый фон (сокращенно CMB) — это свет: самый старый и самый далекий свет, который мы можем видеть во всей Вселенной. Это произошло вскоре после Большого взрыва, который считается началом Вселенной.

Фото: https://naked-science.ru/

Однако он не состоит из света, который вы или я можем увидеть невооруженным глазом. Тип света, который мы можем видеть, называется видимым светом, но существуют и другие типы света. Микроволны — это тип света, как и рентгеновские лучи, которые мы используем для проверки сломанных костей, и радиоволны, которые позволяют нам слушать музыку в машине.

Сначала реликтовое излучение было очень энергичным рентгеновским излучением. Со временем оно потеряло энергию и превратилось в микроволны с меньшей энергией. Реликтовое излучение — это свет от начала Вселенной. В то время Вселенная была очень горячей и плотной, и была полна частиц, называемых электронами и протонами. Эти частицы имеют электрический заряд, и когда свет достигает одной из частиц, электрический заряд отправляет свет в другом направлении. Это мешало свету путешествовать очень далеко.

Охлаждение

Однако со временем Вселенная расширилась и остыла. В конце концов, когда Вселенная стала достаточно прохладной, электроны и протоны начали связываться вместе и образовывать атомы водорода. Эти атомы не имеют электрического заряда, поэтому они не влияют на свет так, как электроны и протоны сами по себе. Свет мог проходить сквозь них и дальше через Вселенную, как если бы она была совершенно пустой.

Вселенная охлаждалась повсюду с одинаковой скоростью, поэтому этот процесс происходил везде в одно и то же время. Внезапно свет мог перемещаться очень далеко и быстро со всей Вселенной одновременно. Этот свет все еще путешествует сегодня, и это то, что сейчас достигает нас на Земле в виде реликтового излучения.

Реликтовое излучение всегда присутствовало во Вселенной, но не могло распространяться далеко, пока не сформировались первые атомы. На самом деле мы знаем, что он был выпущен через 380 000 лет после Большого Взрыва. Похоже, что между Большим взрывом и выбросом реликтового излучения прошло много времени, но, поскольку Вселенной почти 14 миллиардов лет, это произошло, когда Вселенная была очень молода.

Фото: https://naked-science.ru/

Реликтовое излучение сообщает нам много важной информации о том, какой была Вселенная давным-давно. Согласно теории Большого взрыва, ранняя Вселенная была очень горячей и полной радиации. Когда Вселенная расширилась и остыла, это излучение в конце концов высвободилось. Это именно то, что мы видим сейчас как реликтовое излучение. У него даже есть температура, предсказанная теорией Большого взрыва, и поэтому мы можем сказать, что реликтовое излучение является доказательством того, что теория Большого взрыва верна.

Случайное открытие

Реликтовое излучение было обнаружено случайно. Двое ученых из США, Роберт Уилсон и Арно Пензиас, использовали микроволновый телескоп и продолжали видеть один и тот же дополнительный сигнал, куда бы они ни направили антенну. Они думали, что дополнительный сигнал может быть вызван неисправностью их телескопа или даже голубиным пометом на их антенне.

В конце концов они поняли, что были первыми людьми, обнаружившими реликтовое излучение, существование которого предсказывала теория Большого взрыва. За свое открытие они получили Нобелевскую премию.

С тех пор мы отправили в космос много телескопов, чтобы получать все более качественные изображения реликтового излучения. Глядя на самый старый свет во Вселенной, мы можем понять, как появилось все, что мы видим сегодня.

Автор: Кристофер Паттисон, старший научный сотрудник Института космологии и гравитации Портсмутского университета