Language
Country/Area
No result found
宇宙マイクロ波背景放射: ビッグバン理論をどのように証明するのか?
宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) は残留放射線としても知られ、観測可能な宇宙の隅々を満たすマイクロ波放射線です。従来の光学望遠鏡を使って星や銀河の間の隙間を覗くと、光はほとんど見えません。しかし、高感度の電波望遠鏡を使用すると、ほぼ均一で、どの星や銀河にも関係のないかすかな背景の輝きが現れます。この輝きはマイクロ波領域で最も強くなります。
宇宙マイクロ波背景放射の発見は、宇宙の起源に関する理解の新たな段階を示し、ビッグバン理論の中核となる見解を裏付けています。
1965 年、アメリカの電波天文学者アルノ ペンジアスとロバート ウィルソンは、宇宙マイクロ波背景放射を偶然発見しました。これは、1940 年代以来の一連の科学研究の要約でもありました。宇宙のビッグバン モデルによると、宇宙の初期には、亜原子粒子からなる高密度の熱いプラズマ霧で満たされていました。宇宙が膨張するにつれて、このプラズマは原子が結合して中性水素になる点まで冷却されました。
これらの原子が形成されると、宇宙はトムソン散乱によって熱放射を散乱することがなくなり、透明になります。このプロセスは再結合期間と呼ばれ、その後放出された光子は宇宙の隅々に完全に入り込みます。
しかし、宇宙の継続的な膨張により、これらの光子は宇宙の赤方偏移を経験し、エネルギーが低下します。
宇宙マイクロ波背景放射の存在と相対的な均一性は、ビッグバン モデルを裏付ける重要な証拠となっています。
発見から理論モデルの確立まで
CMB の最初の発見は激しい議論を引き起こし、多くの科学者が太陽系内からのエネルギー、銀河からの放射線、宇宙の複数の電波源からの放射線など、他の考えられる説明を提案しました。科学者は、このマイクロ波放射の強度と周波数の関係が熱源または黒体の特性と一致していることを証明する必要があります。この要望は 1968 年に実現されました。
さらに、光の放射が全方向に均一であるかどうかも重要な研究ポイントの 1 つであり、この放射が確かに宇宙起源であることが 1970 年に最終的に証明されました。
宇宙マイクロ波背景放射の特徴
宇宙マイクロ波背景放射は約 2.725 K の黒体スペクトルを示し、その均一性は星や銀河のほぼ点状の構造とははっきりと対照的です。 CMB は全方向で約 1/25,000 の均一性を示し、二乗平均平方根変動は 100 マイクロケルビンであることが測定されています。 CMB の小さな違いはとらえどころがありませんが、多くの詳細を高精度で測定でき、これは宇宙論の理論にとって非常に重要です。
CMB の観測データは、初期宇宙の物理的性質に関する重要な情報を提供します。
科学者はさらなる実験を行い、COBE、WMAP、プランクなどの多くの地上および宇宙ベースの実験を使用して、これらの温度の不均一性を測定しました。これらの測定により、再結合前の物質と光子のさまざまな相互作用に関連するCMB内の特徴的な構造が明らかになり、その結果、角度によって変化する特定のブロックパターンが得られます。これらの不均一分布のスペクトル部分はパワー スペクトルを表し、一連の山と谷を示します。
結論: CMB からの啓蒙
宇宙マイクロ波背景放射の存在は、ビッグバン理論を裏付ける重要な証拠となっただけでなく、宇宙の起源と進化をより明確に理解できるようになり、宇宙がどのように進化したのかを理解することもできます。白熱した状態から今日の形へ。継続的な徹底的な研究により、将来の観測で宇宙の秘密をさらに明らかにし、私たちの立場と役割をより深く理解できるようになるでしょうか?
