 |
| Ο Robert Woodrow Wilson (αρ.) και ο Arno Penzias (δεξ.) μπροστά από την κεραία με την οποία εντόπισαν την αρχέγονη ακτινοβολία υποβάθρου. |
Σαν σήμερα, στις 1 Ιουνίου 1965, ο Arno Penzias και ο Robert Woodrow Wilson, χρησιμοποιώντας μια κεραία κερατοειδούς σχήματος (Holmdel Horn Antenna), εντόπισαν μια αρχέγονη ακτινοβολία υποβάθρου που αντιστοιχούσε σε ακτινοβολία μελανού σώματος 3 βαθμών Κelvin (3 Κ ή -270 οC).
Την ονόμασαν Κοσμική Ακτινοβολία Μικροκυμάτων Υποβάθρου (CMBR - Cosmic Microwave Background Radiation) γνωστή και ως Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου (CMB - Cosmic Microwave Background). Αργότερα, ο δορυφόρος COBE (COsmic Backround Explorer) έκανε πιο λεπτομερείς μετρήσεις και υπολόγισε την θερμοκρασία στα 2,7 K.
Αυτή η τυχαία ανακάλυψη των Penzias και Wilson αποτέλεσε την τρίτη θεμελιώδη παρατήρηση, μέσα από την οποία επιβεβαιώθηκαν βασικές προβλέψεις της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang theory).
 |
| Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης (ΙΔΡΥΜΑ ΕΥΓΕΝΙΔΟΥ - ΠΛΑΝΗΤΑΡΙΟ ΑΣΤΡΟΠΥΛΗ) |
Η Μεγάλη Έκρηξη είναι κοσμολογική θεωρία σύμφωνα με την οποία το Σύμπαν δημιουργήθηκε από μια υπερβολικά πυκνή και θερμή κατάσταση, πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Η θεωρία αυτή για τη δημιουργία του Σύμπαντος είναι η πιο διαδεδομένη σήμερα στην επιστημονική κοινότητα. Ο όρος Big Bang χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Fred Hoyle (Φρεντ Χόιλ) σε ραδιοφωνική εκπομπή του BBC, το κείμενο της οποίας δημοσιεύθηκε το 1950. Ο Hoyle δεν χρησιμοποίησε τον όρο για να περιγράψει μια θεωρία, αλλά για να ειρωνευθεί τη νέα ιδέα. Παρ' όλα αυτά ο όρος επικράτησε, αποβάλλοντας το ειρωνικό του περιεχόμενο.
 |
| Αναπαράσταση του δορυφόρου COBE. |
Εισηγητής αυτής της θεωρίας ήταν ο Βέλγος αββάς και αστρονόμος Georges Lemaître (Ζωρζ Λεμέτρ).
Ο Lemaître πρότεινε ως αρχή του Σύμπαντος το "πρωταρχικό άτομο", όπου ολόκληρη η μάζα του Σύμπαντος ήταν συγκεντρωμένη σ' ένα και μοναδικό σημείο και ο χωρόχρονος δεν είχε ακόμα δημιουργηθεί. Το "άτομο" αυτό κάποτε εξερράγη και από την ύλη που εκτοξεύθηκε δημιουργήθηκαν οι γαλαξίες και οι αστέρες.
Το 1948 ο Ralph A. Alpher (Ραλφ Άλφερ), ο Robert C. Herman (Ρόμπερτ Χέρμαν) και ο Τζορτζ Γκάμοφ (Георгий Антонович Гамов) (συνήθως αναφέρεται μόνον ο Γκάμοφ, ενώ ο Άλφερ έκανε την δουλειά!) μελετώντας θεωρητικά την υπερβολικά πυκνή κατάσταση του "αρχικού ατόμου" συμπέραναν ότι:
- Το Ήλιο και τα άλλα ελαφρά χημικά στοιχεία πρέπει να δημιουργήθηκαν εντός τεσσάρων δευτερολέπτων.
- Μια διάχυτη ισότροπη ακτινοβολία, απομεινάρι της μεγάλης έκρηξης, θα έπρεπε να είναι ακόμα και σήμερα ανιχνεύσιμη.
Μάλιστα υπολόγισαν ότι η θερμοκρασία που αντιστοιχούσε σ' αυτή την ακτινοβολία δεν έπρεπε να υπερβαίνει τους περίπου 5 βαθμούς Κέλβιν (5 Κ) (στην σημερινή εποχή).
Έτσι, 17 χρόνια αργότερα, ο Penzias και ο Wilson αυτή την ακτινοβολία κατάφεραν να ανιχνεύσουν.
 |
| Στην εικόνα του δορυφόρου COBE φαίνονται οι μικρές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στο Σύμπαν, που απεικονίζονται εδώ ως ποικίλες αποχρώσεις του μπλε και του μωβ. Αυτές συνδέονται με μικρές διακυμάνσεις πυκνότητας στο πρώιμο σύμπαν. |
Στις 18 Νοεμβρίου 1989 η NASA εκτόξευσε τον δορυφόρο COBE στην πρώτη διαστημική αποστολή που σχεδιάστηκε με αποκλειστικό στόχο να μελετήσει την Κοσμική Ακτινοβολία Μικροκυμάτων Υποβάθρου. Η ανάλυση των δεδομένων που συνέλεξε μέχρι το 1992 έδειξε ότι η CMBR ανιχνεύεται απ’ όλες τις κατευθύνσεις στον ουρανό ως ένα σχεδόν ομοιόμορφο "υπόβαθρο" ακτινοβολίας με θερμοκρασία 2,726 K.
Πολύ περισσότερο όμως, η ανάλυση των δεδομένων του COBE αποκάλυψε για πρώτη φορά, ότι κρυμμένες μέσα στην ομοιομορφία της CMBR υπάρχουν μικροσκοπικές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία που της αντιστοιχεί, της τάξης του 1/100.000.
Οι διακυμάνσεις αυτές αποτυπώθηκαν στην CMBR την στιγμή που τα φωτόνια αποδεσμεύτηκαν από την ύλη, περίπου 380.000 χρόνια μετά την Μεγάλη Έκρηξη και οφείλονται σε εξίσου μικροσκοπικές διακυμάνσεις στην πυκνότητα της ύλης εκείνη την εποχή, οι οποίες διογκώθηκαν και οδήγησαν, εντέλει, στις γιγάντιες κοσμικές δομές που παρατηρούμε σήμερα.
Στις 30 Ιουνίου 2001 η NASA εκτόξευσε την διαστημοσυσκευή WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), προκειμένου να μελετηθούν οι διακυμάνσεις που προαναφέραμε με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια. Τα αποτελέσματα του WMAP βοήθησαν τους επιστήμονες να προσδιορίσουν τις αναλογίες των θεμελιωδών συστατικών του Σύμπαντος και των άλλων παραμέτρων που καθορίζουν την εξέλιξή του, με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια σε σχέση με το COBE.
 |
| Η εικόνα του σύμπαντος από την διαστημοσυσκευή WMAP. Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας φαίνονται με μεγαλύτερη ακρίβεια. |
Οι ανακαλύψεις που προέκυψαν από την επιστημονική ανάλυση των δεδομένων του WMAP, όσο εντυπωσιακές και ακριβείς και αν αποδείχθηκε ότι ήταν, βελτιώθηκαν ακόμη περισσότερο χάρη στην ανάλυση των δεδομένων που συνέλεξε ο Ευρωπαϊκός δορυφόρος Planck, που εκτοξεύθηκε στις 14 Μαϊου 2009 από την Γαλλική Γουιάνα (Guiana Space Centre, Kourou) με πύραυλο Ariane 5 EC.
Σύμφωνα μ’ αυτήν, το Σύμπαν έχει ηλικία 13,8 δισ. έτη, η συνηθισμένη "βαρυονική" ύλη από την οποία αποτελούνται όλα όσα βλέπουμε στο Σύμπαν αντιστοιχεί μόλις στο 4,9% της συνολικής μάζας και ενέργειας που εμπεριέχει, ενώ το 26,8% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη και το υπόλοιπο 68,3% στην σκοτεινή ενέργεια.
Με εξαίρεση, δηλαδή, τις πρωταρχικές στιγμές της εξέλιξης του Σύμπαντος, οι δορυφόροι WMAP και Planck επιβεβαίωσαν με εξαιρετική ακρίβεια όλες σχεδόν τις προβλέψεις της θεωρίας, ενώ φαίνεται να επιβεβαιώνουν και τις βασικές αρχές της πληθωριστικής διαστολής του.
To 1978, o Arno Allan Penzias και ο Robert Woodrow Wilson μοιράστηκαν το μισό του βραβείου Νόμπελ Φυσικής "για την ανακάλυψη της κοσμικής ακτινοβολίας μικροκυμάτων υποβάθρου" (το άλλο μισό του βραβείου πήρε ο Σοβιετικός φυσικός Pyotr Leonidovich Kapitsa).
Το 2006, ο John C. Mather και ο George F. Smoot μοιράστηκαν το βραβείο Νόμπελ Φυσικής "για την ανακάλυψη της μορφής του μελανού σώματος και της ανισοτροπίας της κοσμικής ακτινοβολίας μικροκυμάτων υποβάθρου".
Πηγή: Today in Science History, ΒΙΚΙΠΑΙΔΕΙΑ, ΙΔΡΥΜΑ ΕΥΓΕΝΙΔΟΥ- Βίντεο "Η σκοτεινή ενέργεια και η διαστολή του σύμπαντος" από το Αστρόνιο (ελληνικά, 8:38).
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου