APA LATAR BELAKANG GELOMBANG MIKRO KOSMIK?

Send

Selama ribuan tahun, manusia telah merenungkan Semesta dan berusaha untuk menentukan tingkat sebenarnya. Pada abad ke-20, para ilmuwan mulai memahami betapa luas (dan mungkin bahkan tak berkesudahan) alam semesta sebenarnya.

Dan dalam perjalanan mencari lebih jauh ke luar angkasa, dan lebih dalam ke masa lalu, kosmolog telah menemukan beberapa hal yang benar-benar menakjubkan. Misalnya, selama tahun 1960-an, para astronom menjadi sadar akan radiasi latar gelombang mikro yang dapat dideteksi dari segala arah. Dikenal sebagai Cosmic Microwave Background (CMB), keberadaan radiasi ini telah membantu menginformasikan pemahaman kita tentang bagaimana Semesta dimulai.

Deskripsi:

CMB pada dasarnya adalah radiasi elektromagnetik yang tersisa dari zaman kosmologis awal yang menembus seluruh Alam Semesta. Diyakini telah terbentuk sekitar 380.000 tahun setelah Big Bang dan berisi indikasi halus tentang bagaimana bintang dan galaksi pertama terbentuk. Meskipun radiasi ini tidak terlihat dengan menggunakan teleskop optik, teleskop radio dapat mendeteksi sinyal redup (atau cahaya) yang paling kuat di wilayah gelombang mikro dari spektrum radio.

CMB terlihat pada jarak 13,8 miliar tahun cahaya ke segala arah dari Bumi, mengarahkan para ilmuwan untuk menentukan bahwa ini adalah usia sebenarnya Alam Semesta. Namun, ini bukan indikasi dari tingkat sebenarnya dari Semesta. Mengingat bahwa ruang telah berada dalam ekspansi sejak Semesta awal (dan berkembang lebih cepat dari kecepatan cahaya), CMB hanyalah waktu terjauh yang dapat kita lihat.

Hubungan dengan Big Bang:

CMB merupakan pusat dari Teori Dentuman Besar dan model kosmologis modern (seperti model Lambda-CDM). Menurut teorinya, ketika Alam Semesta lahir 13,8 miliar tahun lalu, semua materi terkondensasi menjadi satu titik dengan kepadatan tak terbatas dan panas ekstrem. Karena panas dan kepadatan materi yang ekstrim, keadaan Semesta sangat tidak stabil. Tiba-tiba, titik ini mulai mengembang, dan Semesta seperti yang kita kenal dimulai.

Pada saat ini, ruang dipenuhi dengan cahaya seragam dari partikel plasma putih-panas - yang terdiri dari proton, neutron, elektron dan foton (cahaya). Antara 380.000 dan 150 juta tahun setelah Big Bang, foton terus berinteraksi dengan elektron bebas dan tidak dapat melakukan perjalanan jarak jauh. Karenanya mengapa zaman ini secara sehari-hari disebut sebagai "Abad Kegelapan".

Ketika alam semesta terus berkembang, ia mendingin ke titik di mana elektron dapat bergabung dengan proton untuk membentuk atom hidrogen (alias. Periode Rekombinasi). Dengan tidak adanya elektron bebas, foton mampu bergerak tanpa hambatan melalui Semesta dan mulai muncul seperti sekarang ini (yaitu transparan dan meresap oleh cahaya). Selama miliaran tahun, Semesta terus berkembang dan sangat dingin.

Karena perluasan ruang, panjang gelombang foton tumbuh (menjadi 'redshifted') menjadi sekitar 1 milimeter dan suhu efektifnya turun hingga tepat di atas nol mutlak - 2,7 Kelvin (-270 ° C; -454 ° F). Foton-foton ini mengisi Space Magazine dan muncul sebagai cahaya latar belakang yang dapat dideteksi dalam inframerah-jauh dan panjang gelombang radio.

Sejarah Studi:

Keberadaan CMB pertama kali diteorikan oleh fisikawan Ukraina-Amerika George Gamow, bersama dengan murid-muridnya, Ralph Alpher dan Robert Herman, pada tahun 1948. Teori ini didasarkan pada studi mereka tentang konsekuensi nukleosintesis elemen cahaya (hidrogen, helium dan lithium) selama Semesta yang sangat awal. Pada dasarnya, mereka menyadari bahwa untuk mensintesis inti elemen-elemen ini, Semesta awal harus sangat panas.

Mereka berteori lebih lanjut bahwa radiasi sisa dari periode yang sangat panas ini akan menembus Alam Semesta dan akan terdeteksi. Karena perluasan Semesta, mereka memperkirakan bahwa radiasi latar belakang ini akan memiliki suhu rendah 5 K (-268 ° C; -450 ° F) - hanya lima derajat di atas nol mutlak - yang sesuai dengan panjang gelombang gelombang mikro. Baru pada tahun 1964 bukti pertama untuk CMB terdeteksi.

Ini adalah hasil dari para astronom Amerika Arno Penzias dan Robert Wilson menggunakan radiometer Dicke, yang mereka maksudkan untuk digunakan untuk astronomi radio dan eksperimen komunikasi satelit. Namun, ketika melakukan pengukuran pertama mereka, mereka melihat kelebihan suhu antena 4,2 K yang tidak dapat mereka pertanggungjawabkan dan hanya bisa dijelaskan dengan adanya radiasi latar. Untuk penemuan mereka, Penzias dan Wilson dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada tahun 1978.

Awalnya, deteksi CMB adalah sumber pertentangan antara para pendukung teori kosmologis yang berbeda. Sementara para pendukung Teori Big Bang mengklaim bahwa ini adalah "radiasi peninggalan" yang tersisa dari Big Bang, para pendukung Teori Steady State berpendapat bahwa itu adalah hasil dari cahaya bintang yang tersebar dari galaksi yang jauh. Namun, pada 1970-an, sebuah konsensus ilmiah telah muncul yang mendukung interpretasi Big Bang.

Selama 1980-an, instrumen berbasis darat menempatkan batas yang semakin ketat pada perbedaan suhu CMB. Ini termasuk misi Soviet RELIKT-1 di atas satelit Prognoz 9 (yang diluncurkan pada Juli 1983) dan misi NASA Cosmic Background Explorer (COBE) (yang temuannya dipublikasikan pada 1992). Untuk pekerjaan mereka, tim COBE menerima Hadiah Nobel dalam bidang fisika pada tahun 2006.

COBE juga mendeteksi puncak akustik CMB pertama, osilasi akustik dalam plasma yang sesuai dengan variasi kepadatan skala besar di alam semesta awal yang diciptakan oleh ketidakstabilan gravitasi. Banyak eksperimen mengikuti selama dekade berikutnya, yang terdiri dari eksperimen berbasis darat dan balon yang tujuannya adalah untuk memberikan pengukuran yang lebih akurat dari puncak akustik pertama.

Puncak akustik kedua secara tentatif terdeteksi oleh beberapa percobaan, tetapi tidak terdeteksi secara definitif sampai Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) digunakan pada tahun 2001. Antara tahun 2001 dan 2010, ketika misi itu berakhir, WMAP juga mendeteksi puncak ketiga. Sejak 2010, beberapa misi telah memantau CMB untuk memberikan peningkatan pengukuran polarisasi dan variasi skala kecil dalam kepadatan.

Ini termasuk teleskop berbasis darat seperti QUEST at DASI (QUaD) dan Teleskop Kutub Selatan di Stasiun Kutub Selatan Amudsen-Scott, dan Teleskop Kosmologi Atacama dan teleskop Q / U Imaging ExperimenT (QUIET) di Chili. Sementara itu, Badan Antariksa Eropa Planck pesawat ruang angkasa terus mengukur CMB dari luar angkasa.

Masa depan CMB:

Menurut berbagai teori kosmologis, Semesta mungkin berhenti berkembang dan mulai berbalik, memuncak dalam keruntuhan diikuti oleh Big Bang - alias. teori Big Crunch. Dalam skenario lain, yang dikenal sebagai Big Rip, perluasan Alam Semesta pada akhirnya akan menyebabkan semua materi dan ruangwaktu itu sendiri terkoyak.

Jika tak satu pun dari skenario ini benar, dan Semesta terus berkembang dengan kecepatan yang semakin cepat, CMB akan terus beralih ke titik di mana ia tidak lagi terdeteksi. Pada titik ini, ia akan diambil alih oleh cahaya bintang pertama yang dibuat di Semesta, dan kemudian oleh latar belakang bidang radiasi yang dihasilkan oleh proses yang diasumsikan akan terjadi di masa depan Semesta.

Kami telah menulis banyak artikel menarik tentang Background Microwave Cosmic di Space Magazine. Inilah Apa Radiasi Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik ?, Teori Big Bang: Evolusi Alam Semesta, Apa Itu Inflasi Kosmik? Upaya untuk Memahami Alam Semesta yang Paling Awal, Penemuan Landmark: Hasil-Hasil Baru Memberikan Bukti Langsung untuk Inflasi Kosmik, dan Seberapa Cepat Semesta Berkembang? Hubble dan Gaia Bekerja Sama untuk Melakukan Pengukuran Paling Akurat Sampai Saat Ini.

Untuk informasi lebih lanjut, periksa halaman misi WMAP NASA dan halaman misi ESA Planck.

Pemain Astronomi juga memiliki informasi tentang subjek. Dengarkan di sini: Episode 5 - Big Bang dan Cosmic Microwave Background

Sumber: