Paljud inimesed ei mõtle kosmilistele mikrolainetele, sest nad söövad iga päev lõunaks oma toitu. Sama tüüpi kiirgus, mida mikrolaineahi burrito lisamiseks kasutab, aitab astronoomidel universumit uurida. See on tõsi: kosmose mikrolainete emissioonid aitavad kosmose algusjärgus tagasi vaadata.
Mikrolaine signaalide jahtimine
Põnev objektide komplekt kiirgab kosmoses mikrolaineid. Maapealsete mikrolainete lähim allikas on meie päike. Mikrolainete konkreetsed lainepikkused, mida see välja saadavad, neelduvad meie atmosfääris. Meie atmosfääris olevad veeaurud võivad häirida kosmosest pärit mikrolainekiirguse tuvastamist, neeldumist ja takistada selle jõudmist Maa pinnale. See õpetas astronoomid, kes uurivad kosmoses mikrolainekiirgust, panema oma detektorid Maa kõrgusele või kosmosesse.
Teisest küljest võivad pilvedest ja suitsust läbi tungivad mikrolaine signaalid aidata teadlastel uurida Maal valitsevaid tingimusi ja tugevdada satelliitsidet. Selgub, et mikrolaineteadus on kasulik mitmel viisil.
Mikrolaine signaalid on väga pikkade lainepikkustega. Nende tuvastamiseks on vaja väga suuri teleskoope, kuna detektori suurus peab olema mitu korda suurem kui kiirguse lainepikkus ise. Tuntumad mikrolainetega astronoomia observatooriumid asuvad kosmoses ja on paljastanud objektide ja sündmuste üksikasju kogu universumi alguseni välja.
Kosmiliste mikrolainete kiirgajad
Meie oma keskus Linnutee galaktika on mikrolaineallikas, ehkki see pole nii ulatuslik kui teistes aktiivsemates galaktikates. Meie must auk (nimega Ambur A *) on üsna vaikne, kuna need asjad käivad. Tundub, et sellel pole massiivset reaktiivlennukit, ja see toidab ainult aeg-ajalt tähti ja muud materjali, mis lähevad liiga lähedale.
Pulsarid (pöörlevad neutronitähed) on mikrolainekiirguse väga tugevad allikad. Need võimsad ja kompaktsed objektid on tiheduse poolest teisel kohal ainult mustade aukude ees. Neutronitähtedel on võimsad magnetväljad ja kiire pöörlemiskiirus. Need tekitavad laia spektri kiirgust, eriti intensiivsed on mikrolainete emissioonid. Enamikku pulsaatoreid nimetatakse nende tugeva raadioemissiooni tõttu tavaliselt "raadioimpulssideks", kuid need võivad olla ka "mikrolainete valguses".
Paljud põnevad mikrolainete allikad asuvad väljaspool meie päikesesüsteemi ja galaktikat. Näiteks aktiivsed galaktikad (AGN), toiteallikaks ülimassiivsed mustad augud tuumades kiirgavad tugevaid mikrolainete lööklaineid. Lisaks võivad need musta augu mootorid luua massiivseid plasmajooni, mis ka mikrolaine lainepikkustel eredalt helendavad. Mõned neist plasma struktuuridest võivad olla suuremad kui kogu galaktika, mis sisaldab musta auku.
Ülim kosmilise mikrolaine lugu
1964. aastal tegid Princetoni ülikooli teadlased David Todd Wilkinson, Robert H. Dicke ja Peter Roll otsustasid ehitada detektori kosmiliste mikrolainete jahtimiseks. Nad polnud ainsad. Kaks Bell Labsi teadlast - Arno Penzias ja Robert Wilson - ehitasid ka mikrolainete otsimiseks sarve. Sellist kiirgust ennustati 20. sajandi alguses, kuid selle otsimiseks polnud keegi midagi ette võtnud. Teadlaste 1964. aasta mõõtmised näitasid mikrolainekiirguse hämarat "pesemist" kogu taevas. Nüüd selgub, et nõrk mikrolainete hõõgus on varase universumi kosmiline signaal. Penzias ja Wilson võitsid nende tehtud mõõtmiste ja analüüside eest Nobeli auhinna, mis viis kosmilise mikrolaine tausta (CMB) kinnitamiseni.
Lõpuks said astronoomid raha kosmosepõhiste mikrolaineandurite ehitamiseks, mis võimaldavad edastada paremaid andmeid. Näiteks satelliit Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) tegi selle CMB kohta üksikasjaliku uuringu alates 1989. aastast. Sellest ajast alates on seda kiirgust tuvastanud ka muud Wilkinsoni mikrolaine anisotroopiasondiga (WMAP) tehtud vaatlused.
CMB on suure paugu järel sündmus, sündmus, mis pani meie universumi liikuma. See oli uskumatult kuum ja energiline. Vastsündinud kosmose laienedes langes kuumuse tihedus. Põhimõtteliselt see jahtus ja see, kui vähe soojust seal oli, jaotati suuremale ja suuremale alale. Praegu on universumi laius 93 miljardit valgusaastat ja CMB temperatuur on umbes 2,7 kelvinit. Astronoomid peavad seda hajuvat temperatuuri mikrolainekiirguseks ja kasutavad KMA "temperatuuri" väiksemaid kõikumisi, et saada rohkem teavet universumi päritolu ja arengu kohta.
Tech Talk About mikrolained universumis
Mikrolained kiirgavad sagedustel vahemikus 0,3 gigahertsi (GHz) kuni 300 GHz. (Üks gigaherts on võrdne miljardi hertsiga. "Hertsi" kasutatakse selle kohta, mitu tsüklit sekundis midagi kiirgab, kusjuures üks Hertz on üks tsükkel teine.) See sagedusvahemik vastab lainepikkustele millimeetri (meetri tuhandik) ja a vahel meeter. Võrdluseks - TV ja raadio emissioonid eralduvad spektri alumises osas, vahemikus 50–1000 MHz (megahertsi).
Mikrolainekiirgust kirjeldatakse sageli iseseisva kiirgusribana, kuid seda peetakse ka raadioastronoomia teaduse osaks. Astronoomid viitavad sageli kiirgusele lainepikkusega kauge infrapuna, mikrolaine ja ülikõrgsageduse (UHF) raadiosideribad, mis on osa "mikrolaine" kiirgusest, ehkki nad on tehniliselt kolm eraldi energiariba.