Astronomi uden et teleskop - et overfyldt nanosekund

Pin
Send
Share
Send

Husk, hvordan du en gang kunne hente en bog om de første tre minutter efter Big Bang og blive forbløffet over det detaljeringsniveau, som observation og teori kunne give om de tidlige øjeblikke af universet. I disse dage er fokus mere på, hvad der skete mellem 1 × 10-36 og 1 × 10-32 i det første sekund, mens vi prøver at gifte os med teori med mere detaljerede observationer af den kosmiske mikrobølgebakgrund.

Cirka 380.000 år efter Big Bang blev det tidlige univers køligt og diffust nok til, at lys kunne bevæge sig uhindret, hvilket det fortsatte med - med sig information om 'overfladen til den sidste spredning'. Inden denne tid blev fotoner kontinuerligt absorberet og genudsendt (dvs. spredt) af det varme tætte plasma i det tidligere univers - og kom aldrig rigtigt sted som lysstråler.

Men helt pludselig blev universet meget mindre overfyldt, da det afkøles nok til, at elektroner kunne kombinere med kerner til at danne de første atomer. Så dette første lysudbrud, da universet pludselig blev gennemsigtigt for stråling, indeholdt fotoner, der blev udsendt i det ret entydige øjeblik - da omstændighederne for at muliggøre en sådan universel udbrud af energi kun skete en gang.

Med udvidelsen af ​​universet i yderligere 13,6 og lidt milliarder år styrtede antallet af disse fotoner sandsynligvis ind i noget for længe siden, men der er stadig nok tilbage til at fylde himlen med en signaturenergi-burst, der måske engang har været kraftige gammastråler men er nu blevet strakt lige ud i mikrobølgeovn. Ikke desto mindre indeholder den stadig den samme 'overflade med sidste spredning' information.

Observationer fortæller os, at den kosmiske mikrobølgebaggrund på et bestemt niveau er bemærkelsesværdigt isotropisk. Dette førte til den kosmiske inflationsteori, hvor vi tror, ​​at der var en meget tidlig eksponentiel udvidelse af det mikroskopiske univers ved ca. 1 × 10-36 i det første sekund - hvilket forklarer, hvorfor alt ser ud så jævnt spredt.

Et tæt kig på den kosmiske mikrobølgebakgrund (CMB) viser imidlertid en lille smule klumphed - eller anisotropi - som demonstreret i data indsamlet af den rigtigt navngivne Wilkinson Microbølgeovn Anisotropy Probe (WMAP).

Det mest bemærkelsesværdige ved CMB er virkelig dens isotropi i stor skala, og at finde nogle fine kornanisotropier er måske ikke så overraskende. Det er dog data, og det giver teoretikere noget at bygge matematiske modeller om indholdet af det tidlige univers.

Nogle teoretikere taler om unormale anomalier fra CMB-firhjul. Quadrupole-ideen er i det væsentlige et udtryk for energitæthedsfordeling inden for et sfærisk volumen - som måske spreder lys op og ned eller tilbage (eller variationer fra disse fire 'polære' retninger). En grad af variabel afbøjning fra overfladen af ​​sidste spredning antyder derefter anisotropier i det sfæriske volumen, der repræsenterer det tidlige univers.

For eksempel, siger det, at det var fyldt med mini-sorte huller (MBH'er)? Scardigli et al (se nedenfor) matematisk undersøgt tre scenarier, hvor lige inden kosmisk inflation ved 1 × 10-36 sekunder: 1) det lille urbane univers blev fyldt med en samling MBH'er; 2) de samme MBH'er straks fordampet, hvilket skaber flere punktkilder til Hawking-stråling; eller 3) der var ingen MBH'er i overensstemmelse med konventionel teori.

Når de kørte matematik, passer scenario 1 bedst med WMAP-observationer af anomale kvadrupolanisotropier. Så hey - hvorfor ikke? Et lille proto-univers fyldt med mini sorte huller. Det er en anden mulighed at teste, hvornår nogle CMB-data med højere opløsning kommer fra Planck eller andre fremtidige missioner. Og i mellemtiden er det materiale for en astronomiforfatter, der er desperate efter en historie.

Yderligere læsning: Scardigli, F., Gruber, C. og Chen (2010) rester af sort hul i det tidlige univers.

Pin
Send
Share
Send

Se videoen: The Best Telescope for BEGINNERS Visual Astronomy (November 2024).