宇宙マイクロ波背景放射
宇宙マイクロ波背景放射(CMB放射)は、宇宙空間のあらゆる方向から来る電磁スペクトルのマイクロ波部分の放射です。これは、私たちの最も初期の宇宙から来ていることが知られています。宇宙は非常に大きく、光の速度は一定なので、CMB光が幼児宇宙から届くときは、私たちが検出できる最古の信号として届くことがわかっています。
ビッグバンの時、高エネルギーの放射線が大量に発生しました。その後、宇宙は大きくなり、寒くなりました。そのため、高エネルギーの光子は元のエネルギーのほとんどを失いました。現在では、その結果、その放射線は電磁スペクトルのマイクロ波の一部になっています(マイクロ波の部分は非常に低いエネルギーを持っています)。宇宙のマイクロ波背景とは、宇宙が透明になった時から、ビッグバンから約38万年後に何にも当たらずに移動してきた放射線のことです。
アルノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンが初めてCMB放射を検出した。科学者たちは、CMB放射の存在は、ビッグバン理論が真実であることを示す重要な証拠であると考えています。
後のデータは、欧州宇宙機関(ESA)が運用するプランク宇宙船のデータに基づいています。この探査機は、マイクロ波と赤外線の周波数での宇宙マイクロ波背景(CMB)の違いを、高感度で小さな角度分解能で観測するために設計されました。宇宙船はその作業を終えたが、研究者はまだデータを分析している。主な関心事は、そこにあるということだ。
"空の反対側の半球の平均気温の非対称性これは、宇宙はどの方向から見ても大まかに似ているはずだという標準モデルの予測に反しています。さらに、コールドスポットは、予想よりもはるかに広い空の部分に広がっています。
これについての説明はありません。
7年間のWilkinson Microwave Anisotropy Probeデータによる宇宙マイクロ波背景(CMB)の温度変動を全天で見たものです。天球上の温度変動を投影した画像です。平均温度は絶対零度より2.725ケルビン度高く(絶対零度は-273.15ºCまたは-459ºFに相当)、色は天気図のような小さな温度変動を表しています。赤い地域は暖かく、青い地域は約0.0002度寒いです。
質問と回答
Q:宇宙マイクロ波背景放射とは何ですか?
A: 宇宙マイクロ波背景放射(CMB放射)は、宇宙空間のあらゆる方向から来る、スペクトルのマイクロ波部分の電磁放射の一種です。その起源は、私たちが誕生したばかりの宇宙にあると考えられています。
Q: なぜCMB光が最も古い信号として届くことが分かるのでしょうか?
A: CMB光が最も古い信号であることが分かるのは、宇宙が非常に大きく、光の速度が一定であるためです。そのため、宇宙から私たちに届く光は、長い間、何にもぶつかることなく移動してきたことになります。
Q: CMB放射を最初に検出したのは誰ですか?
A: アルノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンが初めてCMB放射を検出しました。
Q: CMB放射の存在は、ビッグバン理論にどのような証拠を与えるのでしょうか?
A: CMB放射の存在は、赤方偏移のデータとともに、ビッグバン理論を支持する重要な証拠となります。
Q:プランク宇宙船は何を観測するために作られたのですか?
A: プランク探査機は、宇宙マイクロ波背景放射の違いをマイクロ波と赤外線の周波数で、高感度かつ小さな角度分解能で観測するように設計されています。
Q:探査機「プランク」のデータを解析した結果、どのような意外な発見があったのでしょうか?
A: 「プランク」衛星のデータを解析した結果、空の反対側の半球の平均気温に非対称性があることが分かりました。これは、宇宙はどの方向から見てもほぼ同じであるという標準モデルの予測に反しています。さらに、予想よりもずっと広い範囲に冷たい場所があることもわかりました。