Astronomi utan teleskop - ett fullsatt Nanosekund

Pin
Send
Share
Send

Kom ihåg hur du en gång kunde plocka upp en bok om de första tre minuterna efter Big Bang och bli förvånad över detaljnivån som observation och teori kan ge om de tidiga ögonblicken i universum. Idag fokuseras mer på vad som hände mellan 1 × 10-36 och 1 × 10-32 under den första sekundet när vi försöker gifta oss med teori med mer detaljerade observationer av den kosmiska mikrovågsbakgrunden.

Cirka 380 000 år efter Big Bang blev det tidiga universum svalt och diffust nog för att ljuset kunde röra sig obehindrat, vilket det fortsatte att göra - med sig information om 'ytan på den sista spridningen'. Före denna tid absorberades och återutsläpps fotoner kontinuerligt (dvs spridda) av den heta täta plasman i det tidigare universum - och kom aldrig riktigt igång någonstans som ljusstrålar.

Men helt plötsligt blev universum mycket mindre trångt när det kyldes tillräckligt för att elektroner skulle kombinera med kärnor för att bilda de första atomerna. Så denna första ljusbristning, då universum plötsligt blev transparent för strålning, innehöll fotoner som sänts ut i det ganska singulära ögonblicket - eftersom omständigheterna för att möjliggöra en sådan universell bristning av energi bara hände en gång.

Med universums expansion under ytterligare 13,6 och lite miljarder år krossade antagligen många av dessa fotoner till något för länge sedan, men tillräckligt kvar är kvar för att fylla himlen med en signaturenergi-bristning som en gång kunde ha varit kraftfulla gammastrålar men har nu sträckts ut till mikrovågsugn. Ändå innehåller den fortfarande samma "yta med sista spridningsinformation".

Observationer säger att den kosmiska mikrovågsbakgrunden på en viss nivå är anmärkningsvärt isotropisk. Detta ledde till den kosmiska inflationsteorin, där vi tror att det fanns en mycket tidig exponentiell expansion av det mikroskopiska universum vid cirka 1 × 10-36 den första sekunden - vilket förklarar varför allt verkar så jämnt utspridda.

En närmare titt på den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB) visar emellertid en liten bit av klumpighet - eller anisotropi - vilket visas i data som samlats in av den lämpligt namngivna Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).

Det mest anmärkningsvärda med CMB är verkligen dess storskaliga isotropi och att hitta några fina kornanisotropier är kanske inte så förvånande. Det är dock data och det ger teoretiker något att bygga matematiska modeller om innehållet i det tidiga universum.

Vissa teoretiker talar om CMB-kvadrupolögonblick. Kvadrupolidén är i huvudsak ett uttryck för energitäthetsfördelning inom en sfärisk volym - som kan sprida ljus upp och ner eller bakåt (eller variationer från dessa fyra "polära" riktningar). En grad av variabel avböjning från ytan av den sista spridningen antyder sedan anisotropier i den sfäriska volymen som representerar det tidiga universum.

Säg till exempel att den var fylld med minisvart hål (MBH)? Scardigli et al (se nedan) undersökte matematiskt tre scenarier, där strax före kosmisk inflation vid 1 × 10-36 sekunder: 1) det lilla ursprungliga universum fylldes med en samling MBH: er; 2) samma MBH: s avdunstades omedelbart, vilket skapade flera punktkällor för Hawking-strålning; eller 3) det fanns inga MBH: er, i enlighet med konventionell teori.

När de körde matematiken passar scenario 1 bäst med WMAP-observationer av anomala kvadrupolanisotropier. Så hej - varför inte? Ett litet proto-universum fylt med minisvart hål. Det är ett annat alternativ att testa när vissa högupplösta CMB-data kommer in från Planck eller andra framtida uppdrag som kommer. Och under tiden är det material för en astronomiförfattare som är desperat efter en berättelse.

Vidare läsning: Scardigli, F., Gruber, C. och Chen (2010) Black hole-rester i det tidiga universum.

Pin
Send
Share
Send

Titta på videon: En astronomisk resa i rymden (Maj 2024).