5.7 – Mikrobølgeteleskoper der detekterer stråling fra Big Bang

I dette afsnit, har vi set på astronomernes værktøjer, fra basale optiske teleskoper, til instrumenter der observerer på forskellige bølgelængder. Lad os nu kigge nærmere på en type teleskop, der har hjulpet med studiet i universets oprindelse. I kapital 1, fortalte vi, at astronomerne tror, at universet opstod af et varmt Big Bang. De mange dele af beviserne for denne konklusion, vil vi kigge nærmere på senere; Her vil vi se på en del: observation af den svage mikrobølgestråling, der er tilbage fra dette tidlige varme univers. To Bell Laboratories fysikere, Arno Penzias (1933-) og Robert Wilson (1936-), arbejdede med satellitkommunikation, da de første gange, ved et uheld, opdagede denne stråling i 1964, med en mikrobølgeparabolantenne i New Jersey. I dag, bruger vi jævnligt mobiltelefoner og håndholdte GPS-systemer, som kommunikerer direkte med satellitter, men på det tidspunkt, var denne evne på grænsen af hvad teknologien kunne.

Penzias og Wilson, havde brug for et meget følsomt mikrobølgeteleskop, til det arbejde de udførte for Bell Laboratories, fordi de falske signaler der kunne komme fra selve teleskopet, ville udviske de svage signaler der blev kastet tilbage fra en satellit. Med det for øje, arbejdede de meget hårdt på, at fjerne alle former for interferens fra deres instrument (herunder at holde deres teleskop fri for fugleeskrementer). De fandt ud af, at uanset hvor omhyggeligt de forsøgte at fjerne kilder til uvedkommende støj, registrerede de altid et svagt signal i mikrobølgeområdet. Penzias og Wilson, delte i 1978 Nobelprisen i fysik, for opdagelsen af denne kosmiske mikrobølgebaggrunds-stråling (KMB), der blev tilbage fra Big Bang.

I de næste 50 år, har astronomer fra hele verden, designet stadig mere præcise instrumenter til måling af denne stråling fra Jorden, fra stor højde i balloner, fra raketter og fra satellitter. Det russiske eksperiment RELIKT-1, som blev opsendt i 1983, fandt nogle begrænsninger for variationen af KMB. COBE (COsmic Bagground Explorer) satellitten, opsendt i 1989, viste, at spektret for denne stråling, er netop lige så stort, som et sortlegeme med en temperatur på 2,73 K – Nøjagtigt hvad der var blevet forudsagt for strålingen der blev tilbage efter Big Bang (se figur 5.36) (Da resultaterne blev præsenteret ved en konference i Washington DC i 1990, rejste den store samling publikum sig og jublede). Dataene, viser også små variationer i temperaturen – små brøkdele af en grad – henover kortet af himlen. Disse små variationer fortæller os om, hvordan universet udviklede sig fra et der var domineret af stråling, til et der indeholder strukturer, som for eksempel galakser, stjerner, planeter og os. John Mather og George Smoot, delte i 2006 Nobelprisen i fysik, for dette arbejde.

Figur 5.36 – Spektret for den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling (KMB), som målt af COBE satellitten (de røde prikker). En steradian, er en enhed for den faste vinkel. Usikkerheden i målingen ved hver bølgelængde, er meget mindre end størrelsen på prikke. Den linje der løber igennem prikkerne, er et Planck sortlegemespektrum ved en temperatur på 2,73 K.

Næste afsnit →