|
Nobelova cena pro rok 2006 udělena za výzkum reliktního
záření
Petr Kulhánek, 13. 10. 2006
Mikrovlnné reliktní záření pozadí se stalo dnes nejdůležitějším zdrojem
informací o raném vesmíru. Jde o záření, které se oddělilo od
látky 384 000 let po Velkém třesku v okamžiku, kdy se ve vesmíru
vytvářely atomární obaly. S tím související rapidní úbytek volných
elektronů způsobil omezenou možnost interakce fotonů záření s látkou.
V tomto dnes všudypřítomném záření nacházíme obraz zárodečných
fluktuací vesmíru obdobně jako biolog nachází paleolitické otisky dávných
živočichů v druhohorních usazeninách. Z fluktuací
a polarizace reliktního záření je možné určit obrovské množství
informací, uveďme například stáří vesmíru, složení vesmíru, klíčové
okamžiky jeho formování, období vzniku prvních hvězd, atd.
COBE – Cosmic Background Explorer, družice NASA vypuštěná
v roce 1989. Pomocí družice bylo zjištěno, že reliktní záření
má teplotu 2,73 K a že jde s vysokou přesností
o záření absolutně černého tělesa. V roce 1992 družice
objevila anizotropii reliktního záření způsobenou naším vlastním
pohybem a fluktuace reliktního záření. Rozlišovací schopnost
COBE byla 7°.
WMAP – Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, sonda
z roku 2001, která pořídila podrobnou mapu fluktuací reliktního
záření s úhlovým rozlišením kolem 0,3° a citlivostí
20 μK. Zrcadlo sondy má rozměry 1,4×1,6 m a teplota
chlazené části je nižší než 95 K. Data sondy jsou
nejdůležitějším zdrojem informací o raných fázích vývoje
vesmíru, většinou se kombinují s daty z pozemských
zařízení jako je CBI a ACBAR.
Planck – sonda ESA, která by měla startovat v roce 2007.
Je určena k výzkumu fluktuací reliktního záření. Bude mít
rozlišovací schopnost 0,17° a teplotní rozlišení 2 μK při
frekvenčním pásmu 30÷900 GHz. Je pojmenována podle významného
kvantového fyzika Maxe Plancka. Umístěna bude v Lagrangeově
bodě L2 soustavy Země-Slunce. |
John. C. Mather (1946)
John C. Mather vystudoval fyziku na Swarthmore
CollegeSwarthmore College –
univerzitní kolej založená v roce 1864 kvakery 20 kilometrů
jihozápadně od Filadelfie. Univerzita je pojmenována podle anglické
usedlosti ze 17. století, která byla sídlem kvakerů. Dnes jde
o špičkovou univerzitu, ze které vzešlo několik nositelů Nobelových
cen. v roce 1968 a doktorát získal na Kalifornské
univerzitě v BerkeleyUCB –
University of California at Berkeley. Požadavky na vznik Kalifornské
univerzity pocházejí již z roku 1849, vlastní univerzita byla
založena v roce 1866, nejznámější část (UCLA) sídlí v Los
Angeles. Berkeleyská část vznikla v roce 1873. v roce
1974. Poté začal pracovat v NASANASA – National Aeronautics and Space
Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku,
založen byl v roce 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický
program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru.
K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969
vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars
Global Surveyor a dlouhá řada dalších. pro Goddardovo letové
středisko. Zde byl vůdčí osobností při návrhu družice COBECOBE – Cosmic Background Explorer, družice
NASA vypuštěná v roce 1989. Pomocí družice bylo zjištěno, že
reliktní záření má teplotu 2,73 K a že jde s vysokou přesností
o záření absolutně černého tělesa. V roce 1992 družice objevila
anizotropii reliktního záření způsobenou naším vlastním pohybem
a fluktuace reliktního záření. Rozlišovací schopnost COBE byla
7°., kde přímo vyvíjel spektrometr FIRASFIRAS – Far Infrared Absolute
Spectrophotometer, spektrometr pro vzdálenou infračervenou oblast umístěný
na americké družici COBE urřčenou pro výzkum reliktního záření.. Na
základě měření družice ukázal, že reliktní záření má charakter záření
absolutně černého tělesa s přesností 10−3. Je vynikajícím
astrofyzikem a kosmologem, zejména specialistou na infračervenou
astronomii. Podílel se na vývoji dalekohledu JWSTJWST (James Webb Space Telescope) – James
Webbův kosmický dalekohled, následovník HST připravovaný kosmickými
agenturami NASA a ESA, který má být v roce 2013 umístěn do
Lagrangeova bodu L2 soustavy Země-Slunce. Plánované rozměry zrcadla jsou
6,5 m, půjde o segmentované zrcadlo., sítě radioteleskopů
ALMAALMA – Atacama Large Millimeter Array. Síť
64 radioteleskopů, která se buduje v Chilských Andách ve výšce
5000 m nad mořem. Jde o projekt ESA, smlouva o stavbě byla
podepsána v roce 2002, se stavbou se započalo na podzim 2003.
i dalších významných přístrojů. Je nositelem řady prestižních cen,
například v roce 2006 získal Gruberovu cenu na zasedání Mezinárodní
astronomické unie v Praze. Spolu s Georgem Smootem je nositelem
Nobelovy ceny za fyziku pro rok 2006 za výzkum reliktního záření, zejména
za objev jeho anizotropie a za proměření jeho spektra
a zjištění, že jde o záření absolutně černého tělesa.
George F. Smoot (1945)
George F. Smoot se narodil v Yukonu ve státě Filadelfie.
Studoval fyziku a matematiku na několika univerzitách (Georgetown
University, Stetson University). Doktorát z fyziky získal na MITMIT – Massachusetts Institute of Technology,
prestižní americká univerzita v americkém Cambridge, skládající se
z pěti škol a jedné koleje. Založena byla v roce
1861. v roce 1970. Jeho profesní kariéra je svázána s Kalifonskou
univerzitou v BerkeleyUCB –
University of California at Berkeley. Požadavky na vznik Kalifornské
univerzity pocházejí již z roku 1849, vlastní univerzita byla
založena v roce 1866, nejznámější část (UCLA) sídlí v Los
Angeles. Berkeleyská část vznikla v roce 1873., kde pracuje
v Laboratoři kosmických věd. Je odborníkem na kosmologii
a částicovou fyziku. Zabývá se výzkumem reliktního záření.
Zpracovával výsledky z družice COBECOBE – Cosmic Background Explorer, družice
NASA vypuštěná v roce 1989. Pomocí družice bylo zjištěno, že
reliktní záření má teplotu 2,73 K a že jde s vysokou přesností
o záření absolutně černého tělesa. V roce 1992 družice objevila
anizotropii reliktního záření způsobenou naším vlastním pohybem
a fluktuace reliktního záření. Rozlišovací schopnost COBE byla
7°., na které je autorem přístroje DMRDMR – Differential Microwave Radiometer,
rozdílový mikrovlnný radiometr, přístroj na družici COBE určený ke
sledování reliktního záření.. Účastnil se dalších leteckých,
balónových a pozemních experimentů s reliktním zářením. Jeho
zásluhou byla výrazně zpřesněna měření anizotropie a spektra
reliktního záření. Podílel se na balónových experimentech, při kterých
bylo reliktní záření zkoumáno pomocí spektrometrů se supravodivými
magnety. Dále výrazným podílem přispěl při přípravě družic HEAOHEAO – High Energy Astronomy Observatory,
tři rentgenové družice NASA. HEAO 1: 1977-1979,
0,2 keV ÷ 10 MeV. HEAO 2 (Einstein): 1978-1981,
0,2÷20 keV, první družice schopná zobrazovat objekty v RTG
oboru, naprostý průlom v RTG astronomii. HEAO 3: 1979-1981,
50 keV ÷ 10 MeV, obdoba první družice. určených
k výzkumu kosmického záření. Zde navrhoval a testoval kryostat
se supravodivým magnetem a dobou života 1 rok. Byl konstruktérem
absorpčních čítačů spršek kosmického záření a kalorimetrů pro BevatronBevatron – synchrotron pro urychlování
nabitých částic zkonstruovaný v roce 1954 v Lawrence Berkeley
Laboratory. Název je zkratkou z anglického "Billion ElectronVolt
synchroTRON" (synchrotron urychlující na miliardy elektronvoltů).
Maximální dosažitelná energie protonů byla 6,3 GeV. Provoz
urychlovače byl ukončen v roce 1993. a SLACSLAC – Stanford Linear Accelerator Center,
přes 3 kilometry dlouhý lineární urychlovač patřící Stanfordské universitě
v Kalifornii. Urychlovač je v provozu od roku 1962. .
Také vyvíjel spektrometr se supravodivým magnetem pro Mezinárodní
kosmickou stanici. Je nositelem řady prestižních cen, v roce 2006
získává spolu s Johnem Matherem Nobelovu cenu za fyziku za výzkum
reliktního záření, zejména za objev jeho anizotropie a za proměření
jeho spektra a zjištění, že jde o záření absolutně černého
tělesa.
Historie
1948, α-β-γ model
První teoretické úvahy o možnosti oddělení záření od látky při
vzniku atomárních obalů pochází z modelu horkého původu vesmíru, na
kterém pracoval Ralph
Alpher v rámci svých PhD studií pod vedením George
Gamowa. Alpher ne zcela korektně uvažoval o vzniku prvků,
myšlenka uvolnění záření souvisící s vytvořením atomárních obalů byla
ale správná.
Alpherův článek na toto téma se stal fyzikální legendou. Jeho školitel
George Gamow totiž na článek vtipně připsal svého kolegu Hanse
Betheho. Vznikl tak článek se jmény autorů Alpher, Bethe a Gamow
připomínajícími začátek řecké abecedy (alfa, beta, gama). Bethe se
o tom dozvěděl až z kopie článku a nic nenamítal. Nicméně Alpher
s tím nesouhlasil a nikdy to Gamowovi neodpustil. Dnes se
o celé teorii většinou mluví jako o „α-β-γ“ modelu. Pro
úplnost je třeba připomenout, že numerické výpočty na počítačích prováděl
Robert Herman. Podle Gamowa se ale odmítl přejmenovat na Deltera...
1965, objev reliktního záření
K objevu reliktního záření posloužila trychtýřovitá anténa patřící
společnosti Bell Telephone Laboratories. Anténa byla postavena v roce
1960 podle návrhu A. B. Crawforda v Murray Hill ve státě
New Jersey. S touto radiovou anténou byly zpočátku sledovány odrazy
signálu od družice Echo na vlnové délce 73,5 mm. Anténa měla
trychtýřovitý tvar se sběrnou plochou 25 m2. Poměr
citlivosti v dopředném a zpětném směru byl
3 000 : 1. Úroveň šumu tisícinásobně převyšovala vlastní
signál. V roce 1963 byly ukončeny práce s družicí Echo. Arno
Penzias a Robert
Wilson chtěli anténu využít pro radiové mapování Mléčné dráhy
a sledování radiových signálů galaxií. Při měření mikrovlnného pozadí
vyloučili vlastní šum antény, vlnovodu, maseru, konvertoru, oblohy,
atmosféry a známých zdrojů. Přesto zůstalo ještě všesměrové záření
pozadí, které se chovalo jako záření absolutně černého tělesa
o teplotě 2,7 K. Toto záření nevymizelo ani po dvojím rozebrání
a vyčištění antény (včetně opakovaného odstranění párku hnízdících
holubů a jejich trusu). Šlo právě o reliktní záření jehož
teplota řádově souhlasí s prvním Gamowovým odhadem.
Objev byl oznámen v roce 1965 v prestižním časopise
Astrophysical Journal ve formě dvojčlánku. A. Penzias
a R. Wilson oznámili objev neznámého záření spolu s jeho
parametry. R. Dicke, P. G. Roll, D. T. Wilkinson
a P. J. E. Peebles ve stejném čísle publikovali
teoretický článek zdůvodňující, že nalezené záření může být reliktním
zářením. Ani experimentální ani teoretická skupina neznala práce svých
předchůdců o reliktním záření. Za objev reliktního záření získali
A. Penzias a R. Wilson Nobelovu cenu za fyziku pro rok
1965.
Past použitá A. Penziasem a R.
Wilsonem na chytání holubů sídlících v anténě.
1989, COBE (rozlišení 7°, ΔT = 30 μK, frekvence 30÷3000 GHz)
Mnohem podrobnější měření byla provedena po vypuštění družice COBECOBE – Cosmic Background Explorer, družice
NASA vypuštěná v roce 1989. Pomocí družice bylo zjištěno, že
reliktní záření má teplotu 2,73 K a že jde s vysokou přesností
o záření absolutně černého tělesa. V roce 1992 družice objevila
anizotropii reliktního záření způsobenou naším vlastním pohybem
a fluktuace reliktního záření. Rozlišovací schopnost COBE byla
7°. v roce 1989. Družice provedla detailní průzkum reliktního
záření. V průběhu prvních osmi minut provozu zjistila, že reliktní
záření je zářením absolutně černého tělesa o teplotě 2,73 K
(λ = 1 mm) s přesností 10−3.
V roce 1992 byla družicí objevena anizotropie reliktního záření.
Záření je nepatrně teplejší v jednom směru a nepatrně chladnější
v opačném směru (2,7251 K a 2,7249 K). Tomu odpovídá naše
rychlost pohybu vzhledem k záření 390 km/s. Odečteme-li známý
pohyb Slunce kolem středu Galaxie, vychází pro vlastní pohyb naší Galaxie
rychlost 600 km/s. Jinak je záření vysoce isotropní. Záření sledované
družicí COBE není zcela homogenní, jeví fluktuace objevené v roce
1992. Odchylky těchto fluktuací od průměrné hodnoty jsou asi
1/100 000. Pravděpodobně jde o primordiální fluktuace
z období oddělení záření od hmoty, které vedly později ke vzniku
galaxií. Rozlišovací schopnost družice COBE byla pouhých 7°.
Samotná družice COBE byla chlazena kapalným héliem a na palubě
měla tři základní přístroje: FIRASFIRAS – Far Infrared Absolute
Spectrophotometer, spektrometr pro vzdálenou infračervenou oblast umístěný
na americké družici COBE urřčenou pro výzkum reliktního záření. –
spektrofotometr v daleké IR oblasti, DIRBEDIRBE – Diffuse Infrared Background
Experiment, přístroj ke sledování difúzního IR pozadí umístěný na družici
COBE určené k výzkumu mikrovlnného záření pozadi. – přístroj
ke sledování difúzního IR pozadí a DMRDMR – Differential Microwave Radiometer,
rozdílový mikrovlnný radiometr, přístroj na družici COBE určený ke
sledování reliktního záření. – diferenciální mikrovlnný
radiometr.
Za podrobné prozkoumání reliktního záření družicí COBE byla udělena
Nobelova cena za fyziku pro rok 2006 Johnu Matherovi a Georgi
Smootovi.
2001, WMAP (rozlišení 0,3°, ΔT = 20 μK, frekvence 22÷90 GHz)
Následovníkem družice COBECOBE – Cosmic Background Explorer, družice
NASA vypuštěná v roce 1989. Pomocí družice bylo zjištěno, že
reliktní záření má teplotu 2,73 K a že jde s vysokou přesností
o záření absolutně černého tělesa. V roce 1992 družice objevila
anizotropii reliktního záření způsobenou naším vlastním pohybem
a fluktuace reliktního záření. Rozlišovací schopnost COBE byla
7°. se v roce 2001 stala sonda WMAPWMAP – Wilkinson Microwave Anisotropy
Probe, sonda z roku 2001, která pořídila podrobnou mapu fluktuací
reliktního záření s úhlovým rozlišením kolem 0,3° a citlivostí
20 μK. Zrcadlo sondy má rozměry 1,4×1,6 m a teplota
chlazené části je nižší než 95 K. Data sondy jsou nejdůležitějším
zdrojem informací o raných fázích vývoje vesmíru, většinou se
kombinují s daty z pozemských zařízení jako je CBI
a ACBAR.. Výsledek rozboru fluktuací reliktního záření
z dat této sondy byl oznámen v roce 2003. Potvrdila se nenulová
hodnota kosmologické konstanty zjištěná již ze sledování červeného
kosmologického posuvuKosmologický
posuv – posuv spektrálních čar k červenému konci spektra díky
rozpínání vesmíru. Při rozpínání dochází nejen ke vzájemnému vzdalování
galaxií, ale i k prodlužování vlnových délek záření. Spektrum
vzdálených objektů ve vesmíru se tak jeví posunuté směrem k červené
až infračervené oblasti. Kosmologický červený posuv je definován předpisem
z = (λ - λ0)/λ0,
kde λ0 je vlnová délka spektrální čáry v okamžiku
vyslání paprsku, λ je vlnová délka téže spektrální čáry v okamžiku
zachycení paprsku. Malé kosmologické červené posuvy lze interpretovat
pomocí Dopplerova jevu. supernov typu
IaSupernova typu la – závěrečné
vývojové stádium těsné dvojhvězdy. Tvoří-li dvojhvězdu bílý trpaslík
a obr nebo hvězda hlavní posloupnosti, může docházet k přenosu
látky na bílého trpaslíka, který tak zvětšuje svoji hmotnost. Po
překročení Chandrasekharovy meze (1,4 MS) se bílý
trpaslík zhroutí do neutronové hvězdy, dojde k explozivnímu
termonukleárnímu hoření C, O na Ni 56 v celém objemu trpaslíka
a uvolněná potenciální energie se projeví jako supernova typu Ia.
Množství energie je vždy zhruba stejné, takže z relativní pozorované
jasnosti lze vypočítat vzdálenost příslušné supernovy. Přesnější hodnoty
se pak určí z tvaru světelné křivky (z průběhu nárůstu
a poklesu jasnosti). Supernovu typu Ia lze identifikovat podle tvaru
jejího spektra.. Ukázalo se, že hustota atomární (baryonové) hmoty
činí pouhá 4 % hustoty vesmíru a pouhé 1 % představuje
hmotu svítící. Podobně jako se kdysi přišlo na to, že ZeměZemě – je největší z planet zemského
typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na
ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody
v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou
rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu
oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří
kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra,
troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou
odděleny tzv. Mohorovičovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na
polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak
0,4 TPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je
deformováno slunečním větrem do typického tvaru. není středem
vesmíru, nyní bezpečně víme, že vesmír není tvořen z hmoty, kterou
běžně vidíme. Celých 23 % hmoty je zde nebaryonové (neatomární)
povahy. Jde o tzv. temnou
hmotuTemná hmota – hmota ve
vesmíru nebaryonové povahy, není složena z kvarků. Temná hmota
udržuje pohromadě svítící objekty velkých rozměrů, které díky ní
v periferních oblastech obíhají rychleji, než odpovídá známým
gravitačním zákonům a množství pozorované hmoty. Tvoří 50 %
hmoty galaxií a 23 % hmoty vesmíru. Prozatím je mnoho možností,
co všechno by mohlo být temnou hmotou. Dosud ji však neumíme přímo
detekovat. Termín zavedl v roce 1933 F. Zwicky poukázáním na
neklesající rychlost oběhu hvězd ve vnějších oblastech galaxií – oběh zde
musí způsobovat něco, co není vidět, odtud pojmenování „temná
hmota“., jejíž projevy jsou pozorovány od roku 1933
(F. Zwickey) a jejíž podstatu neznáme. Plných 73 % pak
tvoří temná
energieTemná energie – entita
zodpovědná za zrychlenou expanzi vesmíru. Tvoří 73 % hmoty
a energie ve vesmíru. Hustota temné energie je velmi málo proměnná
v čase i v prostoru, pokud vůbec. Nejnadějnějším kandidátem
na temnou energii je energie vakua. souvisící s kvantovými
projevy vakua nebo dalšími neznámými jevy. V roce 2006 byla
zveřejněna měření polarizace reliktního záření sondou WMAP, ze kterých
plyne, že první hvězdy ve vesmíru vznikaly 400 milionů let po Velkém
třesku.
2007, Planck (rozlišení 0,17°, ΔT = 2 μK, frekvence 30÷900 GHz)
Sonda Planck, která byla pojmenována podle německého fyzika Maxe
Plancka, bude další sondou, která bude pozorovat reliktní záření. Měla
by být ještě přesnější než předchozí WMAP (rozlišení 0,3°). Misi pořádá ESAESA – European Space Agency, Evropská
kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 15 evropských zemí na poli kosmického
výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky v mnoha členských
zemích. ESA byla založena v roce 1973 jako přímý následovník
organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je
Ariane.. Start se plánuje na rok 2007. Poletí v nosné raketě
Ariane-5Ariane – nosná raketa využívaná Evropskou
kosmickou agenturou. Její název pochází z francouszkého přepisu jména
mytologické postavy Ariadne. Nosič byl vyvíjen od 70. let dvacátého
století. První úspěšný start Ariane 1 proběhl v roce 1979. Dnes
je k dispozici nosič Ariane 5 s výškou 52 metrů,
průměrem 5,4 metru, celkovou hmotností 745 tun
a užitečným nákladem 6 tun. Rakety startují ze základny Kourou
ve Francouzské Guajaně. společně se sondou
Herschel (infračervená observatoř). Planck bude umístěn stejně jako
sonda WMAPWMAP – Wilkinson Microwave Anisotropy
Probe, sonda z roku 2001, která pořídila podrobnou mapu fluktuací
reliktního záření s úhlovým rozlišením kolem 0,3° a citlivostí
20 μK. Zrcadlo sondy má rozměry 1,4×1,6 m a teplota
chlazené části je nižší než 95 K. Data sondy jsou nejdůležitějším
zdrojem informací o raných fázích vývoje vesmíru, většinou se
kombinují s daty z pozemských zařízení jako je CBI
a ACBAR., tj. na dráze kolem Lagrangeova bodu
L2Lagrangeovy body – pět bodů
v sousedství dvou obíhajících hmotných těles, ve kterých je
gravitační a odstředivá síla vyrovnána. Polohu těchto bodů poprvé
vypočítal italsko-francouzský matematik Joseph-Louse Lagrange. Velmi
výhodné je například umístění sondy do Lagrangeova bodu L2 soustavy
země-Slunce, který je vzdálený od Země 1 500 000 km ve
směru od Slunce (WMAP, Planck, Herschel, TPF). soustavy
Země-Slunce. Plánovaná délka mise je 1,5 roku. Prvních 4 až 6 měsíců je
počítáno na let, zbytek na samotné pozorování. Přesnost měření fluktuací
bude 2 μK. Další předností sondy je skutečnost, že bude pozorovat
v širokém spektru frekvencí 30÷900 GHz.
Tři významné sondy pro výzkum reliktního záření.
Závěr
Mikrovlnné záření pozadí je zkoumáno mnoha dalšími experimenty,
například balónovými (BOOMERANGBOOMERANG – Balloon Observations Of
Millimetric Extragalactic Radiation ANd Geophysics. Jde
o radioteleskop vynesený stratosférickým balónem v roce 1998 do
výšky 37 km nad Antarktidu. Přesná poloha radioteleskopu byla
sledována pomocí družic. Let trval 10,5 dne a byl ukončen přistáním
radioteleskopu do sněhu na padáku. Primární zrcadlo mělo průměr 1,2 m
s detektory chlazenými na teplotu 0,28 K. Přístroj byl schopen
detekovat mikrovlnné záření na čtyřech vlnových délkách: 0,75 mm,
1,25 mm, 2 mm a 3 mm a jeho rozlišovací schopnost
byla 10’. Celková vynášená hmotnost byla 1 400 kg., MAXIMAMAXIMA – Millimeter Anisotropy eXperiment
IMaging Array. Jde o balónový experiment, který zjišťoval úhlové
spektrum fluktuací reliktního záření. MAXIMA jako detektor využívá
šestnáctipixlové pole bolometrů chlazených na teplotu 100 mK
a je schopné detekovat fluktuace v rozmezí 10′ až 4°. Maximum
fluktuací bylo pozorováno pro 1°, což odpovídá plochému Vesmíru. Lety byly
provedeny v roce 1995 (MAXIMA-0), 1998 (MAXIMA-1) a 1999
(MAXIMA-2). Ve všech případech šlo o noční krátkodobé lety.)
nebo pozemskými (CBICBI – Cosmic Background Imager. Přístroj
určený zejména k pozorování reliktního záření. Je umístěn
v Atacamské poušti na planině Llano de Chajnantor ve výšce 5 080
metrů. Jde o soustavu třinácti radioteleskopů o průměru
90 cm na společné montáži. CBI je společným projektem univerzit
California Institute of Technology, Canadian Institute for Theoretical
Astrophysics, University of Chicago, Universidad de Chile
a observatoře National Radio Astronomy Observatory.). Letošní
udělení Nobelovy ceny právě za výzkum reliktního záření podtrhuje
mimořádný význam tohoto cenného zdroje informací o chování raného vesmíru.
Doufejme, že další průzkum reliktního záření nám umožní odpovědět mnohé
kosmologické otázky, zpřesní naše informace o raném vesmíru a pomůže nám
odhadnout skutečnou topologiiTopologie – nauka o globálních
vlastnostech a struktuře množin, v našem případě o chování
vesmíru jako celku. Za topologicky ekvivalentní považujeme množiny, které
lze spojitě deformovat jednu na druhou. vesmíru.
Bonus: Klip „Fluktuace reliktního záření“
Fluktuace reliktního záření. Fluktuace zjištěné v reliktním
záření jsou prazárodky budoucích vesmírných struktur staré jen
400 000 let. Z nich se později vyvinuly galaxie
a galaktické kupy. Nejčastěji jsou zastoupené fluktuace
o velikosti jednoho prostorového stupně. To podle kosmologických
modelů odpovídá plochému vesmíru. Ze zastoupení jednotlivých fluktuací se
dá určit procentuální složení hmoty a energie ve vesmíru i další
důležité kosmologické parametry. Klip byl vytvořen na základě měření sondy
WMAPWMAP – Wilkinson Microwave Anisotropy
Probe, sonda z roku 2001, která pořídila podrobnou mapu fluktuací
reliktního záření s úhlovým rozlišením kolem 0,3° a citlivostí
20 μK. Zrcadlo sondy má rozměry 1,4×1,6 m a teplota
chlazené části je nižší než 95 K. Data sondy jsou nejdůležitějším
zdrojem informací o raných fázích vývoje vesmíru, většinou se
kombinují s daty z pozemských zařízení jako je CBI
a ACBAR., která startovala v roce 2001 a pořídila
mapu fluktuací s přesností 0,3°. Na klipu vidíte na počátku mapu fluktuací
reliktního záření, následuje zoom do oblasti o velikosti zhruba 1°.
Tato oblast se začne vyvíjet v čase. Vidíme vznik prvních
supermasivních hvězd, později galaxií a kup galaxií. Animace končí
pohledem na časový vývoj oblasti od zárodečných fluktuací až po pozorování
sondou WMAP. Zdroj: NASANASA – National Aeronautics and Space
Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku,
založen byl v roce 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický
program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru.
K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969
vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars
Global Surveyor a dlouhá řada dalších..
Odkazy
The
Nobel Prize Internet Archive: Nobel Prize in Physics
Winners
R. Alpher, H. Bethe, G. Gamow: The Origin of
Chemical Elements, Physical Review, 73 (1948) 803.
A. Penzias, R. Wilson: A Measurement of Excess Antenna
Temperature at 4080 Mc/s, Astrophysical Journal 142 (1965), 419.
R. Dicke, P. Peebles, P. Roll, D. Wilkinson: Cosmic Black-Body
Radiation, Astrophysical Journal 142 (1965), 414.
M. Prouza: Interview with John C. Mather 2006
Gruber Cosmology Prize recipient, DISSERTATIO CVM NVNCIO SIDEREO
III, IAU, 2006 (pdf, 846 kB)
ALDEBARAN:
COBE
Petr
Kulhánek: Ještě jednou WMAP, AB 12/2006
Petr
Kulhánek: WMAP - co víme o vesmíru v roce 2003?, AB
10/2003
Milan
Červenka: Zvuk raného vesmíru, AB
3/2003 |
|
|