Mikrovlny vypovídají o vesmíru

24. září 2010

Sonda WMAP - Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - sledovala anisotropii kosmického reliktního záření, tedy mikrovlnného pozadí v kosmu. Výsledky pozorování, které sonda provedla, měly za úkol odpovědět na otázky spojené se vznikem vesmíru a s jeho topologií.

Sonda byla na svém stanovišti od 14. září 2001 a byla následovnicí slavné sondy COBE. Hlavním cílem bylo pořídit mapu fluktuací reliktního záření s vyšší citlivostí a s větším úhlovým rozlišením než COBE.

Co je to reliktní záření?
Ranný vesmír byl podle teorie Velkého třesku velice horký. Během prvních 300 000 let po Velkém třesku byla jeho teplota větší než 4000 kelvinů. Při této teplotě byla většina vodíku v ionizovaném stavu. Vesmír byl tedy horkým mořem energetických protonů a elektronů.

Tento horký plyn neustále vysílal fotony a byl zdrojem kosmického mikrovlnného záření. Dokud zůstal plyn ionizovaný, choval se jako neprůhledná tekutina. V tomto prostředí se foton šířil jako zvuková vlna v plynu. Záznam o šíření takové zvukové vlny je naštěstí obsažen právě v reliktním záření. Můžeme se z něj dovědět hodně o ranném vesmíru. Když teplota klesla pod 4000 kelvinů, elektrony a protony začaly rekombinovat na vodík, který je pro kosmické záření pozadí téměř průhledný. Fotony se mohly začít vesmírem volně šířit. Reliktní záření od té doby zchladlo na dnešní 3 kelviny. Důsledkem chladnutí je rozpínání vesmíru.

WMAP dokresluje mapu
Zařadit všechny údaje získané sondou WMAP do mapy doznívání Velkého třesku byla mravenčí práce. Pracovníci Princetonské univerzity strávili analyzováním těchto dat poslední tři roky. Výsledky zveřejněné letos 16. března zhruba souhlasí s předběžnými závěry, zformulovanými v roce 2003.

Výsledky z roku 2003 velmi silně podpořily myšlenku, že dominantní jsou ve vesmíru veličiny, které nejsou přímo pozorovatelné, tmavá hmota a tmavá energie. Tyto výsledky byly založeny na mapování teplotních fluktuací. K jejich zpřesnění se celý tým zabýval mapováním polarizace mikrovlnného záření. Aby se polarizační signál, který je ještě slabší než signál teplotní, mohl přesně změřit, je třeba eliminovat šum měřicího zařízení. Například zesilovač na satelitu zkresluje měřená data dlouhotrvajícím dozníváním předchozího měření. Bylo tedy třeba najít způsob, jak tento efekt eliminovat ve třech milionech obrazových bodů mapy celé oblohy. I když to znamenalo řešit den po dni úmorné detaily, úsilí se nakonec vyplatilo. Práce však stále ještě pokračují.

Z polarizačních map se podařilo přesně určit optickou hloubku vesmíru, jednu ze šesti základních vlastností kosmu. Získaná hodnota umožňuje odhadnout, že první hvězdy se začaly formovat 400 milionů let po Velkém třesku. Dalším ze základních vesmírných parametrů, který byl z výsledků mise WMAP odvozen, je inflační parametr rozpínání. Vědci došli k hodnotě 0,95 s přesností 0,02. Teorie rozpínání, podle níž se vesmír rozpínal obrovskou rychlostí těsně po Velkém třesku, předpovídá, že hodnota inflačního parametru by neměla dosáhnout hodnoty jedna. Práce na vyhodnocování údajů z WMAP dále pokračují podle požadavků NASA. Dozvíme se například, že záření dopadající na Zemi by mohlo rozsévat život i na jiná místa ve sluneční soustavě?

autor: Jana Štrajblová
Spustit audio