Relikt şavlelenüvi nedir?

Evelki Kâinatnıñ tanış oval haritasında qırmızı ve kök lekeler qızğın bulutlar ve suvuq çuqurlar kibi körüne. Aslında bu kökyüzüniñ deyerli er yerinde araret aynıdır. O alda harita ne içün böyle renklidir?

Relikt şavlelenüvi, ya da kosmik mikrodalğa fonı (CMB), Kâinatnı toldurğan qadimiy termik ışıqdır. Bugün onıñ spektri yaklaşık 2,725 K araretke uyğun kele. Renkli haritalar ekseriyetle orta qiymetten pek kiçik sapmalarnı küçlendirip köstere, kerçek körüngen renklerni degil. PDG: spektr ve araret farqları, §§29.1–29.3.

Işıq bar edi, amma uzaqqa baralmay edi

Fotonlar evelki sıcaq muhitte onıñ şeffaflaşuvından pek evel bar edi. Serbest elektronlar olarnı sıq-sıq saçıp, areket yönelişlerini deñiştire edi. Bu, qoyu tuman içindeki ışıqnı añdıra: ışıq bar, amma uzaq obyektlerniñ doğru körünişi keçmey. Kosmik «tuman» suv tamçılarından yapılmağan; bu teşbih tek saçılmanı añlata.

Muhit suvuğan soñ çekirdekler ve elektronlar neytral atomlar yapmağa başladı. Serbest elektronlar miqdarı keskin azaldı ve ışıq saçılmadan pek daa uzaq mesafe keçmek imkânı aldı. Közetilgen birincil CMB-niñ esas kelip çıquv evresi standart kosmik tarih boyunca yaklaşık 380 biñ yılğa uyğun kele. Bu, er yerde bir vaqıtta açılğan dügme degil, devamlı bir keçiş edi. ESA: evelki muhit ve ışıqnıñ serbestleşüvi, PDG: soñki saçılma, §29.3.3.

Demek, CMB-ni tek atomlar elektronlarnı tutqan anda peyda olğan yañı fotonlar dep añlatmaq doğru olmaz. Esas deñişme — evelden bar termik şavlelenüvniñ plazma ile sıq bağını coyuvıdır. O vaqıttan berli Kâinatnıñ kenişlemesi dalğa uzunlıqlarını arttırıp, araretini bugünkü mikrodalğa fonına qadar tüşürdi.

Spektr arareti ve harita lekeleri başqa-başqa ölçele

Bir tecribe şöyle soray: farklı sıqlıqlarda ne qadar şavlelenüv kele? COBE peykindeki FIRAS aleti kökyüzü signalını kalibrlenmiş termik etalonnen teñeştere edi. Ölçelgen spektr mutlaq qara cisimniñ — ideal termik ışıq çıqarıcısınıñ — spektrine pek yaqın. Böylece araretni tapamız; tek zayıf ışıqnı «suvuq» dep adlandırmaymız. NASA/LAMBDA: FIRAS nasıl çalışqan.

Başqa sual: farklı yönelişlerde araret aynımı? WMAP ve Planck haritaları kiçik farqlarnı aça. Olarnı körmek içün orta fon çıqarıla, bizim areketimizniñ büyük tesiri esapqa alına ve Galaktika şavlelenüvi ayırıla. Meselâ, toz ve CMB signalınıñ sıqlıqqa bağlılığı farklıdır; birqaç sıqlıqta közetmek bileşenlerni ayırmağa yardım ete. Bu, renkli kökyüzüniñ sade fotosı degil, şuvultı ve belirsizlikler ile yapılğan tahlildir. Planck: bileşenlerni ayıruv usulları.

Resim kontrastı kökyüzüni qızdırmay

2,7255 K opor araretinden −100, 0 ve +100 mikrokelvin şartlı sapmalı üç saacıq tasavur eteyik. Olarnı eki palitranen köstereyik. Ekinci sırada renkler daa keskin farqlana, amma sayılar aynıdır.

Aynı sapmalar, farklı renk kontrastı

Zayıf kontrast

−100 µK

0 µK

+100 µK

Küçlendirilgen kontrast

−100 µK

0 µK

+100 µK

Şartlı saacıq 1

Sapma ΔT: −100 µK
Tam araret: 2,7254 K

Şartlı saacıq 2

Sapma ΔT: 0 µK
Tam araret: 2,7255 K

Şartlı saacıq 3

Sapma ΔT: +100 µK
Tam araret: 2,7256 K

Palitranı añlatmaq içün üç uydurılğan qiymet: Planck haritası, ölçelgen pikseller ya da Kâinatnıñ şekli degil. Eki sırada da sıra aynı: T₀ = 2,7255 K-ge nisbeten −100, 0, +100 µK. Sayılar deñişmey. Renk sapmanıñ işaretini bildirir; saalarnıñ meydanları şartlı, köşe ölçüleri degil. 1 µK = 0,000001 K.

Kontrastnı arttırıp haritanı daa parlak bastırsaq da, fizik araret farqı artmaz. Onıñ içün legenda, ölçü birlikleri ve işleme tasviri resimniñ özü qadar kerek. Plancknıñ yayımlanğan haritasında daa sıcaq ve daa suvuq yönelişler de şartlı renkler ile işaretlenir. Bizim sızmamız közetilgen piksellerni tekrarlamadan bu printsipni añlata. IPAC/Planck: harita renkleriniñ manası.

Dallanma · Sayılı misalİhtiyariy · bu qısımnı keçmek mümkün

100 mikrokelvin ne qadar kiçik?

Mikrokelvin — kelvinniñ milliondan bir parçasıdır. Sızmamızdaki şartlı sapma içün

$100\ \mu\mathrm K=10^{-4}\ \mathrm K.$

$T_0=2{,}7255\ \mathrm K$ opor orta qiymet olsun. O vaqıtta nisbiy sapma

\begin{aligned} \frac{|\Delta T|}{T_0}&=\frac{0{,}0001}{2{,}7255}\\ &\approx3{,}7\times10^{-5}. \end{aligned}

Bu, yaklaşık 0,0037%-tir. Saalarnıñ tam araretleri 2,7254; 2,7255; 2,7256 K ola. Palitra farqlarnı mahsus körünir etse de, olar episi yaqın. ±100 µK misali bütün kerçek lekeler içün sıñır, aletniñ anıqlığı ya da orta araretniñ belirsizligi degil. PDG: orta seviye, dipol ve kiçik farqlılıqlar ayrı-ayrı.

Bu qadimiy ışıqta neni oquymız?

Lekeler madde ve şavlelenüvniñ evelki sapmalarınen bağlı. Amma «qırmızı leke — tam o yerde tek daa çoq madde» degen qaide pek qabadır. Közetilgen araret öz termik farqlarnı, muhit areketini ve gravitatsiyanıñ ışıq üzerindeki tesirini birleştire. Soñki yapılar da foton yollarını, meselâ gravitatsion linzalanma ile, deñiştire. PDG: araret farqları ve linzalanma, §§29.5.1–29.5.4.

Kosmologlar bu farqlarnıñ hususiy köşe ölçülerini ve bağlılıqlarını, ayrıca polârizatsiyanı model esaplarınen teñeştereler. Böylece Kâinatnıñ terkibi ve geometriyası çerçivelene. Bu, qaranlıq madde parçacıqlarınıñ doğrudan fotosı da, modelniñ er bir faraziyesiniñ ayrı isbatı da degil.

«Eñ qadimiy ışıq» sözü evelki şeffaf evrege elektromagnit baqışımıznı añlata. Bu, sıfır anınıñ fotosı degil. Bazı fotonlar soñra tekrar saçılğan; er bir kökyüzü signalı deñişmey qalğan yol keçmegen. Daa evelki evrelerni de opak plazma arasından adiy foto çekerek degil, dolayı izler vastasınen ögreneler.

Renkli haritada evel legendanı oqumaq kerek: ne çıqarılğan, qalıqlar hangi birliklerde berilgen ve renkler nasıl seçilgen? Körünmegen ışıq astronomiyası alet köz körmegen şeyni ne içün köre bilgenini añlata.