Zaujímavý

Mikrovlnná astronómia pomáha astronómom objavovať kozmos

Mikrovlnná astronómia pomáha astronómom objavovať kozmos

Nie je veľa ľudí premýšľať o kozmických mikrovlnách, keď každý deň obedujú svoje jedlo na obed. Rovnaký typ žiarenia, aký používa mikrovlnná rúra na zapínanie burrita, pomáha astronómom skúmať vesmír. Je to pravda: mikrovlnné emisie z vesmíru pomáhajú nahliadnuť späť do detstva vo vesmíre.

Lovenie mikrovlných signálov

Fascinujúci súbor predmetov vysiela mikrovlny do vesmíru. Najbližším zdrojom mimozemských mikrovln je naše Slnko. Konkrétne vlnové dĺžky mikrovln, ktoré vysiela, sú absorbované našou atmosférou. Vodná para v našej atmosfére môže rušiť detekciu mikrovlnného žiarenia z vesmíru, absorbovať ho a brániť tomu, aby sa dostal na zemský povrch. To učilo astronómov, ktorí študujú mikrovlnné žiarenie vo vesmíre, aby umiestnili svoje detektory vo vysokých nadmorských výškach na Zemi alebo von vo vesmíre.

Na druhej strane, mikrovlnné signály, ktoré môžu preniknúť do oblakov a dymu, môžu pomôcť vedcom študovať podmienky na Zemi a zlepšujú satelitné komunikácie. Ukazuje sa, že mikrovlnná veda je prospešná v mnohých ohľadoch.

Mikrovlnné signály prichádzajú vo veľmi dlhých vlnových dĺžkach. Ich detekcia vyžaduje veľmi veľké ďalekohľady, pretože veľkosť detektora musí byť mnohonásobne väčšia ako samotná vlnová dĺžka žiarenia. Najznámejšie observatóriá mikrovlnnej astronómie sú vo vesmíre a odhalili podrobnosti o objektoch a udalostiach až po začiatok vesmíru.

Kozmické mikrovlnné žiariče

Centrum našej vlastnej galaxie Mliečna dráha je zdrojom mikrovlnnej energie, hoci nie je také rozsiahle ako v iných aktívnejších galaxiách. Naša čierna diera (nazývaná Strelec A *) je pomerne tichá. Nezdá sa, že by mal masívny prúd, a iba občas sa živí hviezdami a iným materiálom, ktorý prechádza príliš blízko.

Pulsary (rotujúce neutrónové hviezdy) sú veľmi silnými zdrojmi mikrovlnného žiarenia. Tieto silné a kompaktné objekty sú z hľadiska hustoty na druhom mieste čiernymi dierami. Neutrónové hviezdy majú silné magnetické pole a vysoké rýchlosti rotácie. Vytvárajú široké spektrum žiarenia, pričom emisie mikrovln sú obzvlášť silné. Väčšina pulzarov sa zvyčajne označuje ako „rádio pulzary“ kvôli ich silným emisiám rádia, ale môžu byť tiež „mikrovlnne žiarivé“.

Mnoho fascinujúcich zdrojov mikrovĺn leží dobre mimo našej slnečnej sústavy a galaxie. Napríklad aktívne galaxie (AGN), poháňané supermasívnymi čiernymi dierami vo svojich jadrách, emitujú silné výbuchy mikrovĺn. Tieto motory s čiernymi dierami môžu navyše vytvárať obrovské prúdy plazmy, ktoré tiež jasne žiaria na mikrovlnných vlnových dĺžkach. Niektoré z týchto plazmatických štruktúr môžu byť väčšie ako celá galaxia, ktorá obsahuje čiernu dieru.

The Ultimate Cosmic Microwave Story

V roku 1964 sa vedci z Princetonskej univerzity David Todd Wilkinson, Robert H. Dicke a Peter Roll rozhodli postaviť detektor, ktorý bude hľadať kozmické mikrovlny. Neboli jediní. Dvaja vedci z Bell Labs - Arno Penzias a Robert Wilson - tiež stavali „roh“ na hľadanie mikrovĺn. Takéto žiarenie sa predpokladalo začiatkom 20. storočia, ale nikto nič neurobil. Merania vedcov z roku 1964 ukázali slabé „pranie“ mikrovlnného žiarenia po celej oblohe. Teraz sa ukazuje, že slabá mikrovlnná žiara je kozmický signál z raného vesmíru. Penzias a Wilson pokračovali v získaní Nobelovej ceny za merania a analýzy, ktoré vykonali a ktoré viedli k potvrdeniu kozmického mikrovlnného pozadia (CMB).

Astronómovia nakoniec dostali prostriedky na vybudovanie kozmických mikrovlnných detektorov, ktoré môžu poskytovať lepšie údaje. Napríklad družica Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) vypracovala podrobnú štúdiu o tomto CMB začiatkom roku 1989. Od tej doby detegovali toto žiarenie ďalšie pozorovania pomocou Wilkinsonovej mikrovlnnej anizotropnej sondy (WMAP).

CMB je dosvit veľkého tresku, udalosti, ktorá uviedla náš vesmír do pohybu. Bolo to neuveriteľne horúce a energické. Ako sa novorodenec rozširoval, hustota tepla klesla. V podstate sa ochladilo a aké malé množstvo tepla sa rozšírilo na väčšiu a väčšiu plochu. Dnes je vesmír široký 93 miliárd svetelných rokov a CMB predstavuje teplotu asi 2,7 kelvina. Astronómovia považujú túto difúznu teplotu za mikrovlnné žiarenie a používajú menšie výkyvy v „teplote“ CMB, aby sa dozvedeli viac o pôvode a vývoji vesmíru.

Tech Talk About Mikrovlny vo vesmíre

Mikrovlny vysielajú pri frekvenciách 0,3 GHz až 300 GHz. (Jeden gigahertz sa rovná 1 miliarde hertzov. „Hertz“ sa používa na opis počtu cyklov za sekundu, čo niečo emituje, pričom jeden Hertz je jeden cyklus za sekundu.) Tento rozsah frekvencií zodpovedá vlnovým dĺžkam medzi milimetrom (jedna - tisícina metra) a meter. Napríklad, emisie televízneho a rozhlasového vysielania emitujú v spodnej časti spektra medzi 50 a 1 000 Mhz (megahertz).

Mikrovlnné žiarenie je často popisované ako nezávislé pásmo žiarenia, ale je tiež považované za súčasť vedy o rádioastronómii. Astronómovia často označujú žiarenie s vlnovými dĺžkami v ďaleko infračervených, mikrovlnných a ultrafrekvenčných (UHF) rádiových pásmach ako súčasť „mikrovlnného“ žiarenia, aj keď sú to technicky tri samostatné energetické pásma.