Sterrekunde

Beweeg ons vinniger as die kosmiese mikrogolf-agtergrondstraling?

Beweeg ons vinniger as die kosmiese mikrogolf-agtergrondstraling?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

as die kosmiese mikrogolf-agtergrondstraling na ons toe kom in die snelheid van die lig en alle materie en energie enkelvoudig was tydens die oerknal, beteken dit nie dat ons op een of ander manier vinniger beweeg het as die snelheid van die lig nie (anders sou die CMBR al by ons verbygegaan het kom jy nie na ons toe nie?)


Die CMBR kom teen die snelheid van die lig na ons toe - maar nie van 'n duidelike punt af nie. Dit kom van oral. Dit word eweredig deur die heelal versprei omdat die heelal voor die periode van inflasie baie nader aan mekaar was. Inflasie was die tydperk vanaf 10 ^ -36 sekondes na die oerknal tot 10 ^ -33, waar die heelal in volume met 'n faktor van ongeveer 10 ^ 78 toegeneem het.


Dit lyk asof jy met 'n baie algemene ding sukkel; die begrip dat The Big Bang nie iets is wat gebeur het nie in ruimte, maar eerder aan ruimte. Dit kan goed wees as u hier antwoorde op wanopvattings oor The Big Bang lees, of die antwoord op 'n vraag daaroor op Physics This Site. Die oerknal het alles in die heelal laat wegtrek van mekaar af; daar is geen sentrale punt nie waaruit alles terugtrek.

Gedurende die eerste paar honderdduisend jaar van ons heelal is fotone en materie-deeltjies in 'n foton-deeltjiesop gekoppel. Hulle was almal so naby aan mekaar dat hulle gedurig aan mekaar gestamp het en glad nie ver kon reis voordat hulle van rigting verander het nie. Namate die heelal uitgebrei het en die sop se temperatuur kouer geword het, kon die fotone en materie-deeltjies verder beweeg voordat hulle met mekaar in wisselwerking verkeer. Toe die temperatuur laag genoeg was vir protone en elektrone om waterstof te vorm, het die hoeveelheid materie-deeltjies waarmee die fotone moes wissel, nog laer geword, wat die fotone nog verder laat beweeg het voordat dit met materie-deeltjies moes kommunikeer. Dit was ongeveer op hierdie tydstip dat die CMB ontstaan ​​het; die CMB is bloot die lig van die fotone wat die laaste keer wisselwerking gehad het toe fotone en stofdeeltjies opgehou het om 'n fotondeeltjiesop te wees (ons noem hierdie keer die rekombinasie-era).

Die heelal het oral aan die begin van sy bestaan ​​en gedurende die rekombinasie-tydperk uitgebrei, sowel as nou. Die vrystelling van die CMB-fotone het dus oral gebeur, en die fotone van die CMB het in alle rigtings gery. Namate die heelal uitbrei, beweeg die fotone nuwe afstande, en ons neem voortdurend die CMB-fotone waar, wat ons eenvoudig bereik van verskillende plekke van oorsprong in die heelal - wat, vir al wat ons weet, oneindig groot kan wees, sodat ons sien net hierdie soort fotone tot aan die einde van die tyd.


Terug na die begin het ons CMBR hier in ons omgewing gehad. Dit het inderdaad die afgelope 13,7 miljard jaar van ons af weggegaan. Die CMBR wat ons nou sien, bereik ons ​​uit die ruimte wat dit 13,7 miljard jaar gelede uitgestraal het. Waarnemers aan DAAR kan nou ons eie bestraling wat ons omgewing 13,7 miljard jaar gelede verlaat het, sien as hul CMBR, dit wil sê, dit is 'n simmetriese situasie.


Dit is hoe ons weet dat die kosmiese mikrogolfagtergrond van die oerknal kom

Daar is baie dinge wat 'n waarneembare sein in die heelal genereer. Astronomies is die primêre manier waarop ons na hierdie seine soek, deur een of ander vorm van lig. Of die fisiese verskynsel waaroor ons probeer leer, genereer een of ander vorm van lig wat ons met 'n teleskoop of ander instrument versamel, of dit absorbeer lig, wat beteken dat daar 'n gaping is in 'n anders voorspelbare agtergrondsein.

Maar baie seine lyk soortgelyk, en dit wat ons aan een bron toeskryf, blyk dikwels die resultaat te wees van 'n heel ander proses. Een van die beskuldigings wat deur diegene wat die Oerknal nie glo nie, is dat daar baie maniere is om die agtergrond van kosmiese straling te genereer wat net 'n paar grade bo absolute nul is. Is dit akkuraat? Kom ons kyk na die sein self om uit te vind.

In 1964 ontdek Arno Penzias en Bob Wilson 'n verrassende verskynsel met hul splinternuwe speelding: 'n radioantenne in New Jersey. Die Holmdel Horn-antenne is oorspronklik ontwerp om 'n mikrogolfskottel te wees wat deur Bell Laboratories gebruik word vir satellietkommunikasie. Maar toe hulle hul instrument probeer kalibreer, was daar geraas wat hulle nie kon kry om weg te gaan nie. Die Son het straling uitgestraal, net soos die Melkwegstelsel. Maar selfs snags, ongeag waarheen hulle hul antenna gerig het, was daar geen manier om die sein te laat verdwyn nie. Daar was altyd hierdie konstante, lae-energie "neurie" wat nie verwyder kon word nie.

Hulle het al hul kalibrasietoertjies probeer, en hulle probeer om die voëls uit die antenne te skuif en dit skoon te maak. Hulle het alles probeer waarvan hulle weet. Die geraas sou nie verdwyn nie. Net 'n paar grade bo absolute nul, blyk dit dat die straling ewe veel van oral af kom.

Die groep van Bob Dicke in Princeton het voorberei om 'n eksperiment te begin met behulp van 'n toestel wat bekend staan ​​as 'n Dicke Radiometer om presies na hierdie sein te soek: die oorblyfsel van 'n warm, digte fase wat baie teoretiseer, verteenwoordig die oorsprong van ons groeiende Heelal. As die heelal in 'n warm, digte, eenvormige toestand ontstaan ​​het, moet dit afkoel as dit uitgebrei het. Die rede is eenvoudig: bestraling se temperatuur word gedefinieer deur die golflengte van die individuele fotone waaruit dit bestaan.

Namate die heelal uitbrei, word die bestraling nie net minder dig nie, maar die rek van die ruimte sal die golflengte van die fotone strek, en die langgolflengte-fotone stem ooreen met laer temperature. Wanneer neutrale atome vorm, kan die bestraling nie meer wissel nie, en vlieg dit eenvoudig in 'n reguit lyn totdat dit met iets in wisselwerking tree. 13,8 miljard jaar later, is dit iets wat ons oë en instrumente is, wat 'n ultra-koue, eenvormige bad van straling op 2.725 K openbaar.

Natuurlik kan baie alternatiewe meganismes ook 'n bad van straling veroorsaak, net 'n paar grade bo absolute nul.

Daar kan 'n atmosferiese verskynsel wees wat, benewens al die verspreide sonlig en waterdampemissies, 'n eenvormige hoeveelheid lae-energie-bestraling opgelewer het wat deur 'n antenne opgeneem sou word. Hierdie idee is vervals deur COBE en ander satelliete wat hierdie bestraling vanuit die ruimte, ver bokant die aarde se atmosfeer, gemeet het.

Daar kan 'n groot hoeveelheid diffuse materie in die ruimte wees, wat dan sterlig uit alle rigtings absorbeer en weer teen 'n laer temperatuur uitstraal. Daar is 'n fisiese wet bekend as die Stefan-Boltzmann-wet wat beskryf hoe enige perfek-absorberende, heeltemal swart oppervlak by 'n gegewe temperatuur sal uitstraal. As so 'n stof eweredig deur die heelal versprei word of selfs die aarde in ons eie sterrestelsel omring, dan kan die geabsorbeerde en weer-uitgestraalde sterlig, as ons aanneem dat alles die regte digtheid het, vir hierdie sein verantwoordelik wees.

Behalwe dat die sterrekunde tot die punt gevorder het dat ons die stof in ons sterrestelsel, dwarsdeur die heelal en die sonnestelsel, gemeet het. Dit het die volgende eienskappe:

  • dit is nie eenvormig versprei nie,
  • dit is nie 'n perfekte absorbeerder nie (verkies om blou lig te absorbeer en rooi lig uit te stuur),
  • en op die meeste plekke aan die hemel, waar ons nie in die galaktiese vlak of in die vlak van die zodiac kyk nie, is die hoeveelheid stof onvoldoende om hierdie bestraling te verklaar.

Die verklaring is dus ook nie goed nie. 'N Deel van die rede waarom selfs die vroegste waarnemings van Penzias en Wilson as definitiewe bewys van die oerknal beskou is, was omdat die sein groot was: ongeveer 100 keer groter as die moontlike agtergrondsein.

Maar miskien is daar iets buite die sterrestelsels wat ons ken, wat 'n ultra-verre ligbron uitstraal. Sterre en sterrestelsels blyk immers oral te wees, en die son is amper 'n perfekte verkoeler vir swart lywe. Miskien, soos sommige beweer het, kan die lig energie verloor as dit deur die heelal beweeg: 'n moeg-ligte verklaring.

Hierdie lig - moontlik van sterre - sou eenvoudig mettertyd energie kon verloor het, en sou vandag as 'n baie lae-energie agtergrond verskyn. As dit op hierdie manier ontstaan ​​het, kan hierdie lig nou net 'n paar grade bo absolute nul wees. Die manier waarop u hierdie verklaring sou vertel, afgesien van die voorspellings van die oerknal, is egter wanneer u lig deur die heelal beweeg, dit rek nie, maar verloor energie om 'n ander spektrale vorm te maak. Dit wil nie meer as 'n ware swartliggaam voorkom nie, maar 'n verskuifde swartliggaam, wat maklik waarneembaar is uit die oerknal se voorspellings.

Die COBE-satelliet se waarnemings in 1992 het definitief getoon dat die vorm so 'n perfekte swartliggaam was dat hierdie alternatief uitgesluit is. In werklikheid was dit sulke goeie data dat dit bewys het enigeverklaring wat op sterlig berus, hetsy gereflekteer of getransformeer, moet uitgesluit word.

Daar is 'n eenvoudige rede waarom: die son is nie heeltemal ondeursigtig vir die sterlig wat hy lewer nie.

Die buitenste lae is uiters taai en seldsaam, en die bestraling wat ons hier op aarde ontvang, kom nie almal van die rand van daardie plasma af nie. In plaas daarvan kom baie van wat ons sien, ongeveer uit die eerste 500 kilometer, waar die binnelaag aansienlik warmer is as die buitenste. Die lig wat van ons son af kom - of enige ster, wat dit betref - is nie 'n swartliggaam nie, maar die som van baie swartliggaampies wat honderde grade in temperatuur wissel.

Dit is eers as u al hierdie swart lywe bymekaar voeg, dat u die lig wat ons sien van ons ouerster af weergee. Die kosmiese mikrogolfagtergrond, as ons die spektrum daarvan in detail bekyk, is 'n baie perfekte swart liggaam as wat enige ster ooit sou kon hoop.

Dit is nie stof nie. Dit is nie sterlig nie. Dit is nie dat jou lig moeg word nie. Dit word nie van atome of molekules vrygestel nie, en bevat ook nie handtekeninge dat atome of molekules gedeeltes daarvan absorbeer nie.

Dit kom nie van die aarde, die atmosfeer, die sonnestelsel of die sterrestelsel af nie. Dit versprei nie van puntbronne of kom van die newelagtige omgewing waar die vroegste sterre geleë is nie.

Hierdie agtergrond van bestraling, meer perfek 'n swart liggaam in sy spektrum as enigiets anders in die Heelal, moet sy oorsprong hê in 'n warm, digte toestand wat miljarde jare gelede bestaan ​​het.

Met verloop van tyd het die presiese besonderhede verdere validering moontlik gemaak, aangesien die minuscule temperatuurskommelings ooreenstem met die digtheidsfoute wat ons nodig het om die struktuur in ons heelal weer te gee. Die warm, bewegende gas in die heelal verskuif die bestraling waar dit bestaan ​​volgens die Sunyaev-Zel'dovich-effek. Die temperature koel presies af soos voorspel soos wat digter streke groei en minder digte streke laat vaar, soos die Sachs-Wolfe- en Geïntegreerde Sachs-Wolfe-effekte voorspel.

Maar ons hoef nie so gesofistikeerd te raak om die oerknal te bekragtig en die alternatiewe te vervals nie. Die waargenome temperatuur en spektrum van die kosmiese mikrogolfagtergrond het alle alternatiewe uitgesluit, van Steady-State tot Quasi-Steady-State tot weerkaatsing van sterlig tot Tired Light tot aardse emissie tot Plasma Cosmology. Die oerknal word nie aanvaar volgens ideologie nie, dit word op grond van bewyse aanvaar. Tensy 'n deelnemer saamkom wat die alomteenwoordige oorskynende gloed in die Heelal kan verklaar, sal dit 'n fundamentele pilaar bly vir ons om voort te bou in ons ondersoek na die Heelal.


Beweeg ons vinniger as die kosmiese mikrogolf-agtergrondstraling? - Sterrekunde

George Gamov (geleef 1904-1968) het in 1948 voorspel dat daar 'n dowwe gloed sou oorbly van toe die heelal baie warmer en digter was. Aangesien daar waargeneem word dat die heelal uitbrei, beteken dit dat die sterrestelsels oorspronklik reg op mekaar was. Die energie van die heelal is ook in 'n kleiner volume gekonsentreer. Die hele heelal sou eers gegloei het in die gammastraalband, daarna die X-straalband, dan na minder energieke bande namate die heelal uitgebrei het. Teen die tyd, 15 miljard jaar na die aanvang van die uitbreiding, behoort die koue heelal in die radioband te gloei. Die uitbreidingskoers het mettertyd vertraag as gevolg van die swaartekrag. Dit beteken dat die vroeë uitbreiding vinniger was as nou. Aan die begin van die uitbreiding was die uitbreidingskoers buitengewoon vinnig.

Die vroeë groot uitbreidingstempo en baie warm temperature het Fred Hoyle hierdie teorie van die geboorte van die heelal, die Groot ontploffing. Op die oomblik dat hy die term geskep het, het Hoyle gepleit vir 'n ander teorie wat die perfekte kosmologiese beginsel genaamd die Bestendige toestand teorie. Destyds is die term "Big Bang" van Hoyle in grapagtige minagting gemaak. Die Big Bang-voorstanders hou egter van die term en gebruik dit van toe af.

Waarneming

Interpretasie

Kom ons kyk van naderby na wat in die heelal gebeur het toe dit die agtergrondstraling veroorsaak het. Die vroeë heelal (die materie sowel as die bestraling) was baie kompakter. Die bestralingsdigtheid was so groot dat dit die uitbreidingstempo en die omstandighede van die heelal gedurende die eerste 10 000 jaar oorheers het. Onthou u die vergelyking van Einstein met betrekking tot energie en massa? Die energie E = mc 2, dus het die stralingsenergie 'n definitiewe gravitasie-effek!

Die vroeë heelal was warm en ondeursigtig (fotone kon nie baie ver beweeg voordat dit opgeneem is nie). Die vryelik bewegende elektrone, protone en neutrone het die fotone versprei om die digte gas ondeursigtig te maak. Digte warm gasse sal 'n deurlopende spektrum produseer wat slegs afhang van die temperatuur (a termiese spektrum). Die heelal het afgekoel namate dit uitgebrei het. Uiteindelik het die vroeë heelal afgekoel tot waar die elektrone en protone saamgevoeg kan word om neutrale waterstofatome te vorm en nie deur energieke fotone uitmekaar geblaas word nie. Die proses om elektrone aan die protone te bind om atome te maak, word genoem rekombinasie. Goed, "rekombinasie" is nie regtig korrek nie, want dit was die eerste tyd wat die elektrone gekombineer het met die protone, maar dit beskryf ook prosesse wat vandag voorkom.

Ten tyde van die herkombinasie is die aantal eenheidsdeeltjies minstens in die helfte gesny (een elektron + een proton word 'n enkele atoom, die neutrone is ook in die atome opgeneem). Dit het beteken dat die fotone verder kon beweeg sonder om 'n soort deeltjie te tref. Die uitbreiding van die heelal versprei ook die saak. Daarbenewens het die koelheid van die heelal (slegs 3000 K ten tyde van die herkombinasie) beteken dat langer golflengtes van lig aanwesig was. In plaas van gammastrale en X-strale van vroeër, was die oorheersende vorm van bestraling die langer golflengte sigbare lig en infrarooi. Langer golflengtes van lig kan makliker deur gas beweeg. Om al hierdie redes kan die fotone dan lang afstande beweeg sonder om die deeltjies raak te loop. Die heelal het geword deursigtig toe die heelal gloei teen die temperatuur van die oppervlak van 'n koel ster.

As u die uitbreidingsnelheid en die temperatuur van die heelal agteruit in die tyd ekstrapoleer, kom u agter dat die heelal by die temperatuur van 3000 K 'n paar honderdduisend jaar oud was. Die fotone van hierdie tyd bereik nou ons radioteleskope. Dit is verreweg die oudste bestraling wat opgespoor kan word.

Die heelal kon egter nie heeltemal eenvormig gewees het nie. Die heelal moes effens klonterig gewees het om sterrestelsels en mense later uit die interne swaartekrag van die knoppe te vorm. Swaartekrag is simmetries, en dit het dus aanvanklike digtheidsvariasies nodig om die rigting te gee van waar die omliggende materiaal aangetrek kan word. Die COBE-satelliet gevind effense variasies in die helderheid van die agtergrondstraling van ongeveer 1 deel uit 100.000. Die klein variasies bestaan ​​omdat sommige dele van die heelal daar was effens digter as ander dele. Die effens digter streke het meer swaartekrag gehad en meer materiaal aangetrek terwyl die uitbreiding plaasgevind het. Met verloop van tyd het die digter streke nog digter geword en uiteindelik sterrestelsels gevorm ongeveer 1 miljard jaar na die oerknal.

Hieronder is 'n reeks valskleurige mikrogolfkaarte op die COBE-satelliet vanaf die Differential Microwave Radiometer (DMR) -instrument. Die galaktiese ewenaar loop horisontaal deur die middel van elke kaart. Die temperatuurbereik vir elke kaart word in die onderskrif gegee.


Die kleure vir die temperatuur wissel van blou vir 0 K tot rooi vir 4 K (ja, die kleurskema is agtertoe --- blou moet warm wees en rooi moet koel wees). Let op dat die agtergrond heeltemal uniform lyk by 'n temperatuur van 2,728 K.

Die kleure vir die temperatuur wissel van blou tot 2,724 K tot rooi vir 2,732 K. Die patroon met dubbele lob toon die doppler-effek van die beweging van die son ten opsigte van die agtergrondstraling. Die agtergrond verskyn ongeveer 1/1000 keer warmer (rooier in hierdie valskleurkaart) in die rigting waarop die son beweeg in die rigting van en ongeveer 1/1000 keer koeler (blouer hier) in die rigting waarop die Son beweeg weg van.

Die kleure vir die temperatuur wissel van 2,7279 K tot rooi vir 2,7281 K. Die effek van die beweging van die son is afgetrek en laat skommelinge wat dertig keer kleiner is as die vorige kaart. Die vaag mikrogolfbydrae van die Melkweg word duidelik langs die middel gesien. Die Cygnus-konstellasie is in die middelste middel, die Boogskutter-konstellasie in die middel en die Orion-konstellasie is in die middelste middel.

Hieronder is 'n prentjie van die skommelinge in die agtergrondstraling wanneer die bydrae van die Melkweg afgetrek word. Die uitsig kyk nou bo die galaktiese vlak en kyk af onder die galaktiese vlak. Die grootste superklusters soos die 'Great Wall' wat in Geller en Huchra se snykaart van ons plaaslike deel van die heelal gesien word, sal maklik in die kleinste funksie op hierdie kaart pas. As u die kaart kies, neem u meer DMR-beelde van die COBE-missie.

Materie tot energie-tot-saak-omskakeling

Die antimaterie-eweknie van 'n gewone deeltjie het dieselfde massa en teenoorgestelde lading van die gewone deeltjie (as dit nie neutraal is nie). Wanneer 'n gewone deeltjie en sy antimaterie-eweknie bots, vernietig hulle mekaar heeltemal om fotone te skep. Die proses kan omgekeer word as die fotone genoeg energie het (dit wil sê gamma-straal-fotone met 'n hoë energie is). Binne die eerste mikrosekonde (10-6 sekondes) was die heelal warm genoeg vir die fotonstraling om hierdie materie-antimaterie deeltjie-transformasie te ondergaan deur massiewe deeltjies soos protone en neutrone te gebruik. Toe die temperatuur na die oerknal daal tot ongeveer 10 13 K op een mikrosekonde, stop hierdie proses vir die protone, maar dit gaan voort vir die minder massiewe deeltjies soos die elektrone. Neutrone is nie geskep tydens die proses van omskakeling van energie nie, maar sommige is geskep toe protone en elektrone saamsmelt.

Toe die heelal nog 'n paar sekondes uitgebrei het, het dit afgekoel tot 'n temperatuur van slegs 6 10 9 K, en die proses van elektron-positronproduksie en vernietiging is gestaak. Dit is ook die tyd toe die aantal neutrone opgehou het om toe te neem as gevolg van die proton-elektron-fusieproses. Die aantal neutrone is vasgestel op 'n verhouding van 1 neutron vir elke 5 protone. Om redes wat nie heeltemal verstaan ​​is nie, was daar 'n baie klein oormaat gewone materie oor antimaterie (ongeveer 1 deel in 10 9). Dit is waarom daar nog 'n gewone saak oorgebly het toe al die antimaterie vernietig is. (Dit moet die geval wees, anders sou u nie hier wees nie!) Al die protone, neutrone en elektrone wat vandag bestaan, is in die eerste paar sekondes na die oerknal geskep.

Kosmiese oorvloed van helium en waterstof

Die deuteriumkern is die swak skakel van die kettingproses, en die samesmeltingskettingreaksies kon dus nie plaasvind voordat die heelal genoeg afgekoel het nie. Die presiese temperatuur hang sensitief af van die digtheid van die protone en neutrone op daardie stadium. Ekstreme klein hoeveelhede litium-7 is ook tydens die vroeë heelal-nukleosintese-proses geproduseer. Na ongeveer 15 minute van die oerknal het die heelal so uitgebrei en afgekoel dat samesmelting nie meer moontlik was nie. Die samestelling van die heelal was 10% helium en 90% waterstof (of as u die verhoudings by gebruik) massa, dan is die verhoudings 25% helium en 75% waterstof).

Behalwe vir die uiters klein hoeveelhede Lithium-7 wat in die vroeë heelal geproduseer is, is die elemente wat swaarder is as helium in die sterkern geproduseer. Sterre produseer wel van die helium wat vandag sigbaar is, maar nie die meeste daarvan nie. As al die helium wat vandag teenwoordig is, van sterre afkomstig is, sal die kernreaksiesnelheid baie hoog moet wees en moet die sterrestelsels baie helderder wees as wat dit is.

Die deuteriumkern is 'n kern van besondere belang vanweë die sensitiwiteit van die produksie daarvan vir die digtheid van die protone en neutrone en die temperatuur in die vroeë heelal. Die aantal deuteriumkerne wat nie later samesmeltingsreaksie ondergaan om Helium-3-kerne te maak nie, hang ook sensitief af van die temperatuur en digtheid van die protone en neutrone. 'N Digter heelal sou meer deuterium laat saamsmelt om helium te vorm. In 'n minder digte heelal sou meer deuterium oorbly. Die hoeveelheid van die finale Helium-4-produk is nie so sensitief vir die digtheid van die vroeë heelal nie, dus die hoeveelheid oorblywende deuterium gesien vandag word gebruik as 'n sonde van die vroeë digtheid. Meting van die oer-deuterium kan dan wys of daar genoeg materie is om die heelal positief geboë te maak en uiteindelik die uitbreiding te stop.

Bewyse wat die algemene oerknalskema ondersteun

  1. Die kosmiese mikrogolf-agtergrondstraling kan slegs deur die oerknalteorie verklaar word. Die agtergrondstraling is die oorblyfsel van 'n vroeë warm heelal. Die oerknal-teorie se grootste mededinger, genaamd die Steady State-teorie, kon die agtergrondstraling nie verklaar nie, en het dus in onguns verval.
  2. Die hoeveelheid aktiwiteit (aktiewe sterrestelsels, kwasars, botsings) was in die verlede groter as nou. Dit wys dat die heelal mettertyd ontwikkel (verander). Volgens die Steady State-teorie moet die heelal mettertyd dieselfde bly, dus dit werk weer nie.
  3. Die aantal kwasars daal af vir baie groot rooi verskuiwings (rooiverskuiwings groter as ongeveer 50% van die ligspoed). Die Hubble-wet sê dat dit vir groot terugskouingstye is. Hierdie waarneming word meegebring dat die heelal nie oud genoeg was om kwasars op daardie groot rooi verskuiwings te lewer nie. Die heelal het wel 'n begin gehad.
  4. Die oorvloed waterstof, helium, deuterium, litium stem ooreen met die voorspel deur die oerknalteorie. Die oorvloed word nagegaan vanuit die spektrums van die oudste sterre en gaswolke wat van onverwerkte, primitiewe materiaal gemaak is. Hulle het die voorspelde relatiewe oorvloed.

Woordeskat

Hersien vrae

  1. Wat is die kosmiese mikrogolf-agtergrondstraling 'n oorblyfsel van?
  2. Wat is die tipe spektrum van die agtergrondstraling? Wat is die temperatuur van die heelal nou?
  3. Wat kan die fotone doen wanneer rekombinasie plaasvind en waarom is dit?
  4. Oor wanneer het die oerknal vermoedelik plaasgevind?
  5. Hoe was die heelal die eerste paar jaar na die oerknal? Hoe het die vroeë heelal vandag soos die sterrekerne geskyn?
  6. Waar kom die meeste waterstof en helium in die heelal vandaan? Hoe gaan dit met die deuterium? Waarom het die vroeë heelal nie die nukleosintese-proses na swaarder kerne voortgesit nie?
  7. Hoe bied die huidige oorvloed deuterium 'n goeie beperking op die vroeë digtheid van die heelal?
  8. Wat is die bewyse vir 'n oerknal-tipe model vir die heelal en vir 'n heelal wat met verloop van tyd ontwikkel het?

Gaan na Astronomie-aantekeninge begin

Gaan na Astronomy 1-tuisblad

laaste opdatering: 05 April 1999

(661) 395-4526
Bakersfield College
Natuur- en Skeikunde Dept.
1801 Panorama Rylaan
Bakersfield, CA 93305-1219


Kosmiese mikrogolf agtergrond

Kosmiese mikrogolfagtergrond is 'n see van bestraling wat ons bewys lewer vir die oerknal.

Toe Einstein omstreeks 1916 vir die eerste keer die algemene relatiwiteit gebruik het om 'n kosmiese model te bou, het hy die ortodoksie van die dag gevolg en aangeneem dat die heelal staties was: dit wil sê nie uitbrei of saamtrek nie. Hy het selfs 'n ekstra term in sy vergelykings bygevoeg, 'n soort anti-swaartekrag wat die kosmologiese konstante genoem word, om seker te maak dat dit so is. Einstein het dit later sy "grootste blunder" genoem - hoewel die konstante sedertdien herleef is om die misterieuse donker energie te beskryf wat tans die heelal se versnelling versnel.

Dit het gelyk of dit 'n flater was, want waarnemings deur Edwin Hubble en ander in die twintigerjare het getoon dat sterrestelsels in die verte 'rooi verskuif' word asof hulle van ons af wegbeweeg. Ander gebruik dan sy teorie om modelle van 'n uitbreidende heelal te bou. Dit was die begin van die huidige kosmologiese model van vandag, wat 'n heelal beskryf wat ongeveer 13,8 miljard jaar gelede in die warm, digte, oneindige klein speld van die oerknal begin het.

Die oerknal is nou ortodoksie, alhoewel sonder 'n teorie die algemene relatiwiteit met die kwantumteorie verenig, sit ons vas om presies te verduidelik wat dit was of waarom dit gebeur het. Maar die bewysbewyse daarvoor het per ongeluk in 1964 plaasgevind. Arno Penzias en Robert Wilson was telekommunikasie-ingenieurs wat aan 'n vroeë weergawe van die hedendaagse selfoontegnologie gewerk het toe hulle 'n onverklaarbare, deurlopende geraas in 'n reuse-mikrogolfontvanger ontdek het.

Advertensie

Dit is die oudste lig in die heelal, wat ongeveer 380 000 jaar na die oerknal op pad gestuur is, toe die kosmos genoegsaam afgekoel het sodat die eerste atome kon vorm, sodat fotone vrylik kon beweeg. Sondes wat hierdie lig versamel, onlangs ESA se Planck-missie, het dit in fyn besonderhede gekarteer en inligting verskaf oor die vroegste jare van die heelal en die samestelling daarvan vandag - wat die beeld bevestig van die standaardmodel van kosmologie met sy raaiselagtige elemente van donker materie en donker energie. Richard Webb


Een nommer toon dat iets fundamenteel verkeerd is met ons opvatting van die heelal

Daar is 'n vreemde raaisel in die heelal. Metings van die tempo van kosmiese uitbreiding met behulp van verskillende metodes bly onversoenbare resultate op te daag. Die situasie is 'n 'krisis' genoem.

Die probleem handel oor wat bekend staan ​​as die Hubble-konstante. Hierdie eenheid is vernoem na die Amerikaanse sterrekundige Edwin Hubble en beskryf hoe vinnig die heelal op verskillende afstande van die aarde uitbrei. Met behulp van data van die Europese Ruimteagentskap (ESA) se Planck-satelliet skat wetenskaplikes die snelheid op 46.200 km / h per miljoen ligjare (of, met behulp van eenhede van kosmoloë, 67,4 kilometer per sekonde per megaparsek). Maar berekeninge met behulp van polsende sterre genoem Cepheids stel voor dat dit 50,400 mph per miljoen ligjare is (73,4 km / s / Mpc).

As die eerste getal reg is, beteken dit dat wetenskaplikes al dekades lank afstande na ver voorwerpe in die heelal verkeerd meet. Maar as die tweede korrek is, moet navorsers miskien die bestaan ​​van eksotiese, nuwe fisika aanvaar. Sterrekundiges is, verstaanbaar, redelik opgewerk oor hierdie verskil.

Wat moet 'n leek van hierdie situasie maak? En hoe belangrik is hierdie verskil, wat vir buitestaanders gering lyk? Om tot die bodem van die botsing te kom, het Live Science Barry Madore ingeroep, 'n sterrekundige aan die Universiteit van Chicago en 'n lid van een van die spanne wat metings van die Hubble-konstante.

Die moeilikheid begin by Edwin Hubble self. In 1929 het hy opgemerk dat sterrestelsels wat verder weg is, vinniger van die aarde af beweeg as hul eweknieë. Hy het 'n lineêre verband gevind tussen die afstand wat 'n voorwerp van ons planeet was en die snelheid waarmee dit afneem.

"Dit beteken dat iets griezelig aan die gang is," het Madore aan WordsSideKick gesê. 'Waarom sou ons die middelpunt van die heelal wees? Die antwoord, wat nie intuïtief is nie, is dat [voorwerpe] nie beweeg nie. Daar word meer en meer ruimte tussen alles geskep.'

Hubble besef dat die heelal besig is om uit te brei, en dit lyk asof dit met 'n konstante tempo doen - dus die Hubble-konstante. Hy het die waarde gemeet ongeveer 342,000 myl per uur per miljoen ligjare (501 km / s / Mpc) te wees - amper tien keer groter as wat tans gemeet word. Oor die jare het navorsers die koers verfyn.

Dinge het in die laat negentigerjare vreemder geword toe twee spanne sterrekundiges opgemerk het dat supernovas in die verre omgewing dowwer en dus verder weg was as wat verwag is, het Madore gesê. Dit het aangedui dat die heelal nie net uitgebrei het nie, maar dat dit ook in sy uitbreiding versnel. Sterrekundiges noem die oorsaak van hierdie geheimsinnige verskynsel donker energie.

Nadat hulle aanvaar het dat die heelal iets vreemds doen, het kosmoloë hulle tot die volgende voor die hand liggende taak gewend: die versnelling so akkuraat moontlik meet. Deur dit te doen, het hulle gehoop om die geskiedenis en evolusie van die kosmos van begin tot einde na te spoor.

Madore vergelyk hierdie taak met 'n renbaan en 'n blik op die perde wat in die veld hardloop. Kan iemand uit net die bietjie inligting aflei waar al die perde begin het en wie van hulle sou wen?

Hierdie soort vrae klink miskien onmoontlik om te beantwoord, maar dit het wetenskaplikes nie verhinder om dit te probeer nie. Die afgelope 10 jaar meet die Planck-satelliet die kosmiese mikrogolfagtergrond, 'n verre eggo van die oerknal, wat bied 'n kiekie van die baba-heelal 13 miljard jaar gelede. Met behulp van die data van die sterrewag kon kosmoloë 'n getal vir die Hubble-konstante met 'n buitengewone klein mate van onsekerheid vasstel.

'Dit is pragtig,' het Madore gesê. Maar, "dit weerspreek wat mense die afgelope 30 jaar doen," het Madore gesê.

Oor die drie dekades gebruik sterrekundiges ook teleskope om na verre Cepheids te kyk en die Hubble-konstante te bereken. Hierdie sterre flikker konstant, afhangende van hul helderheid, sodat navorsers presies kan weet hoe helder 'n Cepheid moet wees gebaseer op die polsings daarvan. Deur te kyk hoe dowwe die sterre eintlik is, kan sterrekundiges 'n afstand daarheen bereken. Maar ramings van die Hubble-konstante wat Cepheids gebruik pas nie by die een nie van Planck.

Die verskil kan redelik klein lyk, maar elke datapunt is redelik presies en daar is geen oorvleueling tussen hul onsekerhede nie. Die verskillende partye het vinger na mekaar gewys en gesê dat hul teenstanders foute ingesluit het om hul uitslae af te gooi, het Madore gesê.

Maar, het hy bygevoeg, elke resultaat hang ook af van groot getalle aannames. Om terug te gaan na die perdewedrenk-analogie, vergelyk Madore dit met die poging om die wenner uit te vind terwyl hy moet aflei watter perd eers moeg sal word, wat aan die einde skielik 'n uitbarsting van energie sal kry, wat 'n bietjie op die nat sal gly. lappie gras van gister se reën en vele ander moeilik om te bepaal veranderlikes.

As die Cepheids-spanne verkeerd is, beteken dit dat sterrekundiges die hele tyd afstande in die heelal verkeerd gemeet het, het Madore gesê. Maar as Planck verkeerd is, dan is dit moontlik dat nuwe en eksotiese fisika in kosmoloë se modelle van die heelal ingevoer moet word, het hy bygevoeg. These models include different dials, such as the number of types of subatomic particles known as neutrino's in existence, and they are used to interpret the satellite's data of the cosmic microwave background. To reconcile the Planck value for the Hubble constant with existing models, some of the dials would have to be tweaked, Madore said, but most physicists aren&rsquot quite willing to do so yet.

Hoping to provide another data point that could mediate between the two sides, Madore and his colleagues recently looked at the light of red giant stars. These objects reach the same peak brightness at the end of their lives, meaning that, like with the Cepheids, astronomers can look at how dim they appear from Earth to get a good estimate of their distance and, therefore, calculate the Hubble constant.

The results, released in July, provided a number squarely between the two prior measurements: 47,300 mph per million light-years (69.8 km/s/Mpc). And the uncertainty contained enough overlap to potentially agree with Planck's results.

But researchers aren't popping their champagne corks yet, said Madore. "We wanted to make a tie breaker," he said. "But it didn't say this side or that side is right. It said there was a lot more slop than everybody thought before."

Other teams have weighed in. A group called H0 Lenses in COSMOGRAIL's Wellspring (H0LICOW) is looking at distant bright objects in the early universe called quasars whose light has been gravitationally lensed by massive objects in between us and them. By studying these quasars, the group recently came up with an estimate closer to the astronomers' side. Information from the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), which looks at gravitational waves from crashing neutron stars, could provide another independent data point. But such calculations are still in their early stages, said Madore, and have yet to reach full maturity.

For his part, Madore said he thinks the middle number between Planck and the astronomers' value will eventually prevail, though he wouldn't wager too much on that possibility at the moment. But until some conclusion is found, he would like to see researchers' attitudes toned down a bit.

"A lot of froth has been put on top of this by people who insist they're right," he said. "It's sufficiently important that it needs to be resolved, but it's going to take time."


Astronomy Picture of the Day

Discover the cosmos! Each day a different image or photograph of our fascinating universe is featured, along with a brief explanation written by a professional astronomer.

2001 January 28
CMB Dipole: Speeding Through the Universe
Credit: DMR, COBE, NASA, Four-Year Sky Map

Verduideliking: Our Earth is not at rest. The Earth moves around the Sun. The Sun orbits the center of the Milky Way Galaxy. The Milky Way Galaxy orbits in the Local Group of Galaxies. The Local Group falls toward the Virgo Cluster of Galaxies. But these speeds are less than the speed that all of these objects together move relative to the cosmic microwave background (CMB). In the above all-sky map, radiation in the Earth's direction of motion appears blueshifted and hence hotter, while radiation on the opposite side of the sky is redshifted and colder. The map indicates that the Local Group moves at about 600 kilometers per second relative to this primordial radiation. This high speed was initially unexpected and its magnitude is still unexplained. Why are we moving so fast? What is out there?


Universe expanding faster than expected

Astronomers have obtained the most precise measurement yet of how fast the universe is expanding, and it doesn’t agree with predictions based on other data and our current understanding of the physics of the cosmos.

A Hubble Space Telescope image of the galaxy UGC 9391, one of the galaxies in the new survey. UGC 9391 contains the two types of stars – Cepheid variables and a Type 1a supernova – that astronomers used to calculate a more precise Hubble constant. Click on the image to see the red circles that mark the locations of Cepheids. The blue “X” denotes the location of supernova 2003du, a Type Ia supernova. The observations for this composite image were taken between 2012 and 2013 by Hubble’s Wide Field Camera 3. (Image by NASA, ESA, and A. Riess [STScI/JHU])

“If you really believe our number — and we have shed blood, sweat and tears to get our measurement right and to accurately understand the uncertainties — then it leads to the conclusion that there is a problem with predictions based on measurements of the cosmic microwave background radiation, the leftover glow from the Big Bang,” said Alex Filippenko, a UC Berkeley professor of astronomy and co-author of a paper announcing the discovery.

“Maybe the universe is tricking us, or our understanding of the universe isn’t complete,” he added.

The cause could be the existence of another, unknown particle — perhaps an often-hypothesized fourth flavor of neutrino — or that the influence of dark energy (which accelerates the expansion of the universe) has increased over the 13.8 billion-year history of the universe. Or perhaps Einstein’s general theory of relativity, the basis for the Standard Model, is slightly wrong.

“This surprising finding may be an important clue to understanding those mysterious parts of the universe that make up 95 percent of everything and don’t emit light, such as dark energy, dark matter and dark radiation,” said the leader of the study, Nobel laureate Adam Riess, of the Space Telescope Science Institute and Johns Hopkins University, both in Baltimore. Riess is a former UC Berkeley post-doctoral fellow who worked with Filippenko.

The results, using data from the Hubble Space Telescope and the Keck I telescope in Hawaii, will appear in an upcoming issue of the Astrofisiese joernaal.

Afterglow of Big Bang

A few years ago, the European Space Agency’s Planck observatory — now out of commission — measured fluctuations in the cosmic background radiation to document the universe’s early history. Planck’s measurements, combined with the current Standard Model of physics, predicted an expansion rate today of 66.53 (plus or minus 0.62) kilometers per second per megaparsec. A megaparsec equals 3.26 million light-years.

Astronomers used the Hubble Space Telescope to measure the distances to a class of pulsating stars called Cepheid variables to calibrate their true brightness, so that they could be used as cosmic yardsticks to measure distances to galaxies much farther away. This method is more precise than the classic parallax technique. (Image courtesy of NASA, ESA, A. Feild [STScI], and A. Riess [STScI/JHU])

The team, several of whom were part of the High-z Supernova Search Team that co-discovered the accelerating expansion of the universe in 1998, refined the universe’s current expansion rate by developing innovative techniques that improved the precision of distance measurements to faraway galaxies.

The team looked for galaxies containing both a type of variable star called a Cepheid and Type Ia supernovae. Cepheid stars pulsate at rates that correspond to their true brightness (power), which can be compared with their apparent brightness as seen from Earth to accurately determine their distance and thus the distance of the galaxy. Type Ia supernovae, another commonly used cosmic yardstick, are exploding stars that flare with the same intrinsic brightness and are brilliant enough to be seen from much longer distances.

By measuring about 2,400 Cepheid stars in 19 nearby galaxies and comparing the apparent brightness of both types of stars, the researchers accurately determined the true brightness of the Type Ia supernovae. They then used this calibration to calculate distances to roughly 300 Type Ia supernovae in far-flung galaxies.

“We needed both the nearby Cepheid distances for galaxies hosting Type Ia supernovae and the distances to the 300 more-distant Type Ia supernovae to determine the Hubble constant,” Filippenko said. “The paper focuses on the 19 galaxies and getting their distances really, really well, with small uncertainties, and thoroughly understanding those uncertainties.”

Calibrating Cepheid variable stars

Using the Keck I 10-meter telescope in Hawaii, Filippenko’s group measured the chemical abundances of gases near the locations of Cepheid variable stars in the nearby galaxies hosting Type Ia supernovae. This allowed them to improve the accuracy of the derived distances of these galaxies, and thus to more accurately calibrate the peak luminosities of their Type Ia supernovae.

“We’ve done the world’s best job of decreasing the uncertainty in the measured rate of universal expansion and of accurately assessing the size of this uncertainty,” said Filippenko, “yet we find that our measured rate of expansion is probably incompatible with the rate expected from observations of the young universe, suggesting that there’s something important missing in our physical understanding of the universe.”

“If we know the initial amounts of stuff in the universe, such as dark energy and dark matter, and we have the physics correct, then you can go from a measurement at the time shortly after the Big Bang and use that understanding to predict how fast the universe should be expanding today,” said Riess. “However, if this discrepancy holds up, it appears we may not have the right understanding, and it changes how big the Hubble constant should be today.”

Aside from an increase in the strength with which dark energy is pushing the universe apart, and the existence of a new fundamental subatomic particle – a nearly speed-of-light particle called “dark radiation” – another possible explanation is that dark matter possesses some weird, unexpected characteristics. Dark matter is the backbone of the universe upon which galaxies built themselves into the large-scale structures seen today.

The Hubble observations were made with Hubble’s sharp-eyed Wide Field Camera 3 (WFC3), and were conducted by the Supernova H0 for the Equation of State (SHOES) team, which works to refine the accuracy of the Hubble constant to a precision that allows for a better understanding of the universe’s behavior.

The SHOES Team is still using Hubble to reduce the uncertainty in the Hubble constant even more, with a goal to reach an accuracy of 1 percent. Telescopes such as the European Space Agency’s Gaia satellite, and future telescopes such as the James Webb Space Telescope (JWST), an infrared observatory, and the Wide Field Infrared Space Telescope (WFIRST), also could help astronomers make better measurements of the expansion rate.

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and the European Space Agency. NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore conducts Hubble science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C. The W. M. Keck Observatory in Hawaii is operated as a scientific partnership among the California Institute of Technology, the University of California and NASA.

Filippenko’s research was supported by NASA, the National Science Foundation, the TABASGO Foundation, Gary and Cynthia Bengier and the Christopher R. Redlich Fund.


The Fine Print: The following comments are owned by whoever posted them. We are not responsible for them in any way.

We'll see past it. ( Score: 1, Funny)

As soon as somebody replaces the 17 year old microwave in the cafeteria of the observatory, since scientists can't be bothered to wait until the cycle is done.

Re: ( Score: 2)

Allah and God and Jesus and Yaweh are all the same self-hating guy.

Ermm they are not. In all 3 monotheistic religions, 'God' is qualitatively different.
The oldest Hebrew has a monotheistic God with NO recognized prophet.
The Christians have a tripart God as 3 identities, the total of which is a monotheistic god that also predates itself.
The newest - Allah who is further removed from 'man', is based on the Hebrew God (the first 4 books of the Hebrew bible) and comes with a prophet.

(I don't believe any of this btw)

Re: ( Score: 1)

Re: ( Score: 2)

Slashdot ( Score: 1, Interesting)

Your #1 source for links to medium.com

Can we lose the daily barrage of pop-sci please.

Re: ( Score: 2)

Medium ( Score: 2)

Medium.com: Because Small.com and Large.com don't exist.

Gee, I wonder ( Score: 2)

Gee. I wonder who the linked astronomy-related Slashdotted story will have been written by.
Click.
Yup. Thought so. Is there nobody else writing astronomy blogs these days? Or is Slashdot just in love with Ethan?

Re: ( Score: 3)

Re: ( Score: 1)

No.. Startwithabang is in love with Ethan.

Re: ( Score: 2)

Or is Slashdot just in love with Ethan?

Well, they had to fill the site with something once they got over their Bennett Haselton love-fest.

Well ( Score: 4)

It's not like it's going anywhere, right guys?

Re: ( Score: 3)

It's not like it's going anywhere, right guys?

Actually, the cosmic background is going everywhere.

Re: ( Score: 3)

The neutrino is the trendy particle, now?

Bah! Wake me when the tetryon is discovered.

Wake me an hour before the chroniton is discovered.

The "edge" of the universe? ( Score: 1)

So how do they know that the "background" microwaves are from the edge of the universe? I thought that the primordial microwaves are scattered throughout the universe, so what we see when we look in some direction is the sum of all the background microwaves coming from that direction.

If we're actually seeing the edge, doesn't that shoot down the idea that the universe doesn't actually have an edge, and everywhere appears to be at the "center" of the universe? How was this idea disproved? I seem to hav

Re: ( Score: 2)

It's the limit of what's observable.

It's like how a light beam can have an edge, but it doesn't mean there isn't anything in the shadow.

Re: ( Score: 2)

"It's like how a light beam can have an edge, but it doesn't mean there isn't anything in the shadow."

In this case the shadow is in front of the pulse of light that was the big bang.
We will never be able to see further than that since it is moving away at the speed of light.
Unless we can invent a (much) faster than light drive, and go chase it down.

Re: ( Score: 2)

This is one of the favorite "language peevery" examples that get discussed often in (English) language forums (or fora if you prefer-). The confusion about any purported difference goes back to before there were any actual English dictionaries, and probably 99% of the world's native speakers of English treat them as synonyms. The few that don't can't hardly agree about what their "correct" usages should be. But that doesn't stop such people from harrassing the rest of u

Re:The "edge" of the universe? ( Score: 5, Informative)

So how do they know that the "background" microwaves are from the edge of the universe? I thought that the primordial microwaves are scattered throughout the universe, so what we see when we look in some direction is the sum of all the background microwaves coming from that direction.

If we're actually seeing the edge, doesn't that shoot down the idea that the universe doesn't actually have an edge, and everywhere appears to be at the "center" of the universe? How was this idea disproved? I seem to have missed the discovery of an actual edge, somehow.

The cmb is simply the first light that was able to freely travel through space. There is no actual 'edge' but there is always the apparent virtual edge beyond which you cannot see. It's easiest to think of it as space being infinite in size but finite in age. Light needs to travel to your eye to see so the farthest you can see is simply the age of the universe x the speed of light. As the universe cooled right after the Big Bang, initially light could not directly pass through all the hot plasma, only after it cooled and became transparent to visible light did light spread out in significant amounts. The heavily red shifted version of this light is the cmb we see today. Your own two eyes see a slightly different virtual 'edge' as every point in the universe looks as if it is the center.

It took about 380k years for the universe to become transparent to light neutrinos pass through ionized material easily and the surface of last scattering is nearly as old as the Big Bang. It's a very old concept but has been researched lately as each kind of neutrino would have a slightly different background. The article is just random click bait there is nothing new or interesting about it really.


Puzzling Cosmic Glow Is Caused by Diamond Dust Glamming Up Stars

Diamond dust is responsible for a mysterious glow emanating from certain regions of the Milky Way galaxy, a new study reports.

Astronomers have long known that some type of very small, rapidly spinning particle is throwing off this faint light, which is known as anomalous microwave emission (AME). But they couldn't identify the exact culprit — until now.

In the new study, researchers used the Green Bank Telescope in West Virginia and the Australia Telescope Compact Array to search for AME light in 14 newborn star systems across the Milky Way. They spotted the emissions in three of these systems, coming from the planet-forming disks of dust and gas swirling around the stars. [Stunning Photos of Our Milky Way Galaxy (Gallery)]

"This is the first clear detection of anomalous microwave emission coming from protoplanetary disks," study co-author David Frayer, an astronomer with the Green Bank Observatory, said in a statement.

The study team also detected the unique infrared-light signatures of nanodiamonds — carbon crystals far smaller than a grain of sand — in these same three systems, and nowhere else.

"In fact, these [signatures] are so rare, no other young stars have the confirmed infrared imprint," study lead author Jane Greaves, an astronomer at Cardiff University in Wales, said in the same statement.

The researchers don't think this is a coincidence.

"In a Sherlock Holmes-like method of eliminating all other causes, we can confidently say the best candidate capable of producing this microwave glow is the presence of nanodiamonds around these newly formed stars," Greaves said.

One to 2 percent of the total carbon in these protoplanetary disks has been incorporated into nanodiamonds, according to the team's estimates.

Another leading AME-source candidate, a family of organic molecules known as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), doesn't hold up under scrutiny, the researchers said. The infrared signature of PAHs has been identified in multiple young star systems that lack an AME glow, they noted.

The new results could help astronomers better understand the universe's early days, study team members said. Scientists think the universe expanded far faster than the speed of light shortly after the Big Bang, in a brief period of "cosmic inflation." If this did indeed happen, it should have left a potentially detectable imprint — an odd polarization of the cosmic microwave background, the ancient light left over from the Big Bang.

Astronomers have been hunting hard for this imprint but have yet to find it. (One research team thought it had made the epic discovery a few years ago, but that turned out to be a false alarm.)

The new study provides "good news for those who study polarization of the cosmic microwave background, since the signal from spinning nanodiamonds would be weakly polarized at best," said co-author Brian Mason, an astronomer at the National Radio Astronomy Observatory in Charlottesville, Virgina.

"This means that astronomers can now make better models of the foreground microwave light from our galaxy, which must be removed to study the distant afterglow of the Big Bang," Mason added.

The new study was published online today (June 11) in the journal Nature Astronomy.


2 Answers 2

This radiation was created 380,000 years after the Big Bang at every place of the Universe and from every place of the Universe, it was moving in every possible direction. So the density (per unit volume and per unit solid angle of motion) of photons at a particular place $(x,y,z)$ and a particular direction of motion $(k_ heta,k_phi)$ was always constant: $ ho(x,y,z,k_ heta,k_phi) = < m const>$ By translational and rotational symmetry, it follows that the evolution of this density of photons stays constant as a function of position and direction at all times i.e. $ ho(x,y,z,k_ heta,k_phit) = f(t) $ It only depends on time. The photons we see right now are photons that were created 380,000 years after the Big Bang – a universal moment. They were created in the direction from which they're coming. But another question is how far is the point where the photons we observe were created. They were created at a big distance from us – exactly the right distance from the Earth so that after 13.7 billion years, they manage to hit our satellites.

As the Universe is getting older, we are observing CMB photons that were created at an increasing distance from the Earth. Note that $ ho$ above also depends on $omegasim |vec k|$, the frequency of the photons this dependence is given by the black body curve while the temperature is dropping inversely proportionally to the linear distances between things in the Universe that keep on increasing.