Co to jest kosmiczne tło mikrofalowe?

Kosmiczne tło mikrofalowe, zwykle w skrócie CMB, jest formą promieniowania elektromagnetycznego, które przenika cały wszechświat. Ma temperaturę 2,725 K i znajduje się w części mikrofalowej widma (stąd jego nazwa), osiągając maksymalną intensywność przy długości fali 1,9 mm. Kosmiczne tło mikrofalowe jest czasem nazywane „echem Wielkiego Wybuchu” i jest najlepszym obecnie dowodem na to, że wszechświat, w którym żyjemy, rozpoczął się jako gigantyczna eksplozja ze źródła punktowego.

Kosmiczne tło mikrofalowe jest izotropowe w stosunku do 1 części na 100 000, co oznacza, że ​​jego intensywność zmienia się bardzo nieznacznie i jest w większości jednorodna. Pomaga to wskazać, że pochodzi ona z czegoś, co wpłynęło na cały wszechświat, a nie tylko z jego podzbioru. Kosmiczne spektrum mikrofalowe ma tę różnicę, że jest najdokładniej mierzonym spektrum czarnego ciała w przyrodzie.

Kosmiczne promieniowanie mikrofalowe tła to fotony pozostawione z niezwykle energetycznego okresu we wszechświecie przez pierwsze kilka milionów lat po Wielkim Wybuchu. W tamtych czasach cały wszechświat był nieprzejrzysty i zbudowany z plazmy, jak gigantyczna gwiazda o średnicy tysięcy lub milionów lat świetlnych. W końcu plazma ochłodziła się do neutralnych atomów, w którym to momencie fotony oddzieliły się od materii i zaczęły swobodnie poruszać się w przestrzeni. Od tego czasu fotony chłodzą się i nadal chłodzą od obecnej temperatury około 2,7 K.

Kosmiczne tło mikrofalowe pierwotnie przewidywano na istnienie w 1948 r. Przez George'a Gamowa i Ralpha Alphera, ale zaobserwowano je dopiero w 1956 r. Obserwowane tło mikrofalowe pochodzi z kulistej powierzchni zwanej powierzchnią ostatniego rozproszenia, która odnosi się do punktu w przeszłość wszechświata, kiedy fotony przestały być rozpraszane przez naładowaną materię i zaczęły się swobodnie poruszać.

Jednym z najbardziej znanych obrazów w kosmologii jest kosmiczne tło mikrofalowe, zrobione przez satelitę COBE w 1990 roku. Pokazuje rozkład kosmicznego tła mikrofalowego na niebie i ujawnia jego wielkoskalową strukturę.