우주 배경의 발견

1948 년부터 미국의 우주 학자 George Gamow와 그의 동료 인 Ralph Alpher와 Robert Herman이 아이디어를 조사했습니다. 화학 원소는 원시 불 덩어리에서 일어난 열핵 반응에 의해 합성되었을 수 있습니다. 그들의 계산에 따르면, 초기 우주와 관련된 고온은 열복사 장을 발생 시켰을 것입니다. 열복사 장은 파장과 함께 고유 한 강도 분포 (플랑크의 복사 법칙으로 알려짐)를 가지며, 이는 온도의 함수입니다. 미국의 물리학 자 Richard C. Tolman이 이미 1934 년에 보여준 것처럼 우주가 팽창함에 따라 온도가 떨어지고 각 광자는 우주적 팽창에 의해 더 긴 파장으로 적색 편이됩니다. 현재 시대에 이르면 복사 온도가 매우 낮게 떨어졌을 것입니다. Alpher와 Herman의 추정치에 따르면 절대 영도 (0 켈빈 또는 −273 ° C)보다 약 5 켈빈 높은 값입니다.

이 계산에 대한 관심은 대부분의 천문학 자들이 사자의 몫이 헬륨보다 무거운 원소의 합성은 뜨거운 빅뱅이 아닌 별 내부에서 발생했을 것입니다. 1960 년대 초, 뉴저지의 프린스턴 대학과 소련의 물리학 자들은이 문제를 다시 해결하고 벨기에 성직자이자 우주 학자 인 Georges Lemaître의 말에 따르면 “이 문제를 감지 할 수있는 마이크로파 수신기를 만들기 시작했습니다.” 세계 기원의 광채가 사라졌습니다.”

그러나 원시 불 덩어리에서 유물 방사능의 실제 발견은 우연히 발생했습니다. 최초의 Telstar 통신 위성과 관련하여 수행 된 실험에서 두 명의 과학자, 뉴저지 Holmdel에있는 Bell Telephone Laboratories의 Arno Penzias와 Robert Wilson은 완전히 등방성 방식으로 하늘에서 나오는 것처럼 보이는 과도한 무선 잡음을 측정했습니다 (즉, 무선 잡음은 모든 방향에서 동일했습니다). 문제에 대해 케임브리지 매사추세츠 공과 대학의 버나드 버크와상의하여 버크는 Penzias와 Wilson이 Robert H. Dicke, PJE Pe가 발견 한 우주 배경 방사선을 발견했을 가능성이 가장 높다는 것을 깨달았습니다. ebles와 프린스턴의 동료들은 검색을 계획하고있었습니다. 서로 연락을 취하면, 두 그룹은 1965 년에 동시에 발표 된 논문에서 온도가 약 3K 인 보편적 인 열 복사 장의 예측과 발견을 자세히 설명합니다.

1989 년에 발사 된 COBE (Cosmic Background Explorer) 위성에 의해 수행 된 정확한 측정은 스펙트럼이 2.735K에서 흑체의 정확한 특성임을 확인했습니다. 지구에 대한 위성의 속도, 태양에 관한 지구, 은하에 관한 태양, 우주를 관통하는 은하는 실제로 온도가 운동 방향에서 멀어지기보다는 약간 더 뜨겁게 (1,000 분의 1 정도) 더 뜨겁게 보이게합니다. 이 효과의 크기 (소위 쌍극자 이방성)를 통해 천문학 자들은 로컬 그룹 (은하를 포함하는 은하 그룹)이 초당 약 600km (km / s, 400 마일)의 속도로 움직이고 있음을 확인할 수 있습니다. 초당) 처녀 자리 은하단 방향에서 45 ° 방향으로. 이러한 운동은 은하 자체에 대해 측정되지 않고 (처녀 자리 은하는 은하계에 대해 약 1,000km / s의 평균 후퇴 속도를 가짐) 우주 마이크로파 배경 복사가 발생하는 지역 기준 프레임에 상대적으로 측정됩니다. 단일 복사 온도를 가진 완벽한 플랑크 스펙트럼으로 나타납니다.

COBE 위성은 구조의 시작이 될 배경 복사 강도의 작은 변동을 측정 할 수있는 계측기를 탑재했습니다 (예 : 은하계 및 은하계). 은하단) 우주에서. 위성은 2.735K의 온도에서 균일 한 배경을 빼고 0.57cm 파장의 각도 투영에서 강도 패턴을 전송했습니다. 오른쪽 상단의 밝은 영역과 왼쪽 하단의 어두운 영역은 쌍극자 비대칭을 나타냅니다. 중앙을 가로 지르는 밝은 띠는 은하수에서 과도한 열 방출을 나타냅니다. 더 작은 각 스케일의 변동을 얻으려면 쌍극자와 은하의 기여도를 모두 빼야했습니다. 감산 후 최종 결과물을 보여주는 이미지를 얻었습니다. 밝고 어두운 패치는 100,000 분의 1에 해당하는 온도 변동을 나타내며 이는 측정의 정확도보다 훨씬 높지 않습니다.그럼에도 불구하고 각도 변동 분포에 대한 통계는 무작위 잡음과 다르게 보였기 때문에 COBE 조사팀은 이론적 우주 학자들이 오랫동안 예측했던 정확한 등방성에서 벗어난 첫 번째 증거를 발견했습니다. 구조가없는 우주에서 응축되는 은하. 이러한 변동은 109 광년 정도의 거리 척도에 해당합니다 ( ‘만리장성’라고 불리는 거대한 은하 그룹처럼 우주에서 볼 수있는 가장 큰 물질 구조보다 여전히 큽니다).

Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)는 COBE에서 관찰되는 변동을보다 자세하고 민감하게 관찰하기 위해 2001 년에 출시되었습니다. 우주의 시작에있는 ditions는 변동의 크기에 흔적을 남겼습니다. WMAP의 정확한 측정에 따르면 초기 우주는 암흑 물질 63 %, 광자 15 %, 원자 12 %, 중성미자 10 %였습니다. 오늘날 우주는 암흑 에너지 72.6 %, 암흑 물질 22.8 %, 원자 4.6 %입니다. 중성미자는 이제 우주에서 무시할 수있는 구성 요소이지만 WMAP에서 발견 한 자체 우주 배경을 형성합니다. WMAP는 또한 우주의 첫 번째 별이 빅뱅 이후 5 억년 후에 형성되었음을 보여주었습니다.