Какво е общото между телевизора Ви и Големия взрив?

микровълново фоново лъчение телевизор снежинки липса на сигнал

Пространството между звездите на нощното небе изглежда напълно черно, но ако насочим радиотелескоп към място, в което няма никакви звезди и галактики, улавяме странен шум, подобен на шума от телевизора, когато няма сигнал. За да го уловим не е нужно да насочваме радиотелескопите към определено място, този сигнал се излъчва в цялата вселена с еднаква честота. Това изключва възможността причинителят да е непознат досега космически обект, но тогава от какво се излъчва?

Нека набързо разгледаме един фундаментален принцип: всичко във вселената излъчва електромагнитно лъчение с определена честота. Хората, дърветата, планетите, звездите – всички те непрекъснато излъчват вълни от електромагнитния спектър, а те са пряко свързани с температурата им. Студените неща излъчват с дълга честота на вълната и слаба енергия, докато горещите неща главно излъчват с къса дължина и висока енергия.

спектрално излъчване електромагнетизъм топлина на обект температура

Това ще ни е от полза за да разберем откъде произхожда този шум. Той е с дължина на вълната около 1 милиметър, което отговаря на температура от 2.7 келвина (-270 по целзий), много близо до абсолютната нула . Наричаме го космическо микровълново фоново лъчение (cosmic microwave background), а неговият произход е свързан с Големия взрив.

Големият взрив е моментът, в който вселената се появява и е бил толкова горещ, че е отнело 300 000 години охлаждане, за да могат да се формират първите атоми. Преди това е било просто фотони и супа от електрони, протони и неутрони (това са частиците, които изграждат атома). Фотоните – частиците на светлината и електромагнетизма, не са могли да „избягат“ извън тази супа, защото електроните са плували навсякъде и са взаимодействали с тях по пътя им, затова ранната вселена е била затворена в една постоянна мъгла. Но щом вселената се е разширила достатъчно (съответно охладила), електроните са започнали да влизат във взаимодействие с протоните и неутроните, образувайки атоми, а фотоните са получили своя шанс да избягат за пръв път. 

Космическият микровълнов фон е съставен точно от тези фотони, освободили се малко след Големия взрив. 

космическо микровълново фоново лъчение, cosmic microwave backround

Така изглежда микровълновото фоново лъчение

Оттогава вселената се е разширила значително, и заради ускоряващото ѝ разширение, първоначално избягалите фотони са удължили електромагнитната си вълна толкова, че можем да я засечем само с радиотелескопи (причината е доплеровият ефект), а температурата им е спаднала почти до абсолютната нула. Но тези фотони все още достигат до нас, можем да засечем част от тях дори вкъщи, когато телевизорът няма сигнал и вместо това улавя смесица от радиовълни. Именно това предизвиква появата на наподобяващи снежинки обекти, като около 1% от тях са причинени именно от фотоните, избягали 300 000 години след Големия взрив.

По всяко време има около 400 от тях на кубичен сантиметър из цялото пространство, напомняйки ни за колосалното събитие, създало нашата вселена.

 

Научете повече за ускоряващото се разширение на Вселената: 

Вселената ускорява разширението си. Как го разбрахме? Със свещи.

 

Add Comment