Reliktkiirgus (0)

Tallinna ülikool

Matemaatika -loodusteaduskond

Loodusteaduste osakond

Peeter Tamm

Reliktkiirgus

Uurimus

Juhendaja :

Tõnu Laas

Tallinn 2009

SISUKORD

AJALOOST……………………………………………………………3

LÄHIAALUGU………………………………………………………3-4

TEKKEMEHANISM ………………………………………………….4

MITTEHOMOGEENSUSEST……………………………………….4-5

UNIVERSUMI TEKKEST …………………………………………...5-6

KASUTATUD KIRJANDUS………………………………………….7

AJALOOST

Sellist kiirgust mõõtsid esmakordselt Arno Penzias ja Robert Wilson 1964. a. ruuporikujulise raadioantenniga Crawford Hillis USA-s. See raadioteleskoop oli mõeldud küll vesiniku vaatlusteks meie Galaktikas, kuid oli ehitatud madala müratasemega ja seetõttu registreeris ka nõrka reliktkiirgust temperatuuriga ligi 3 K. Penzias ja Wilson said selle eest 1975. a. Nobeli preemia, sest reliktkiirguse avastamine oli kosmoloogiale pöördelise tähtsusega. Galaktikate maailma paisumisest sõltumatult tõendab see jääkkiirgus varasest Universumist (ehk reliktkiirgus ehk foonkiirgus ehk veel täpsemalt -- mikrolaineline kosmiline taustkiirgus ), et Universum oli kunagi väga tihe ja kuum. Sellist Universumit oli ennustanud just Suure Paugu kosmoloogia raames George Gamow 1946. a. Osutub, et see kiirgus on äärmiselt isotroopne, s.t. väga ühesuguse temperatuuriga (täpsusega üks sajatuhandik) sõltumata vaatesuunast. [1]

LÄHIAJALUGU

Hiljuti mõõtis taustkiirguse täpsemalt ära satelliit COBE (Cosmic Background Explorer -- kosmilise taustkiirguse uurija), mille lennutas orbiidile USA kosmoseagentuur NASA 1990. a. Nelja-aastase mõõtmise tulemusena osutus, et mikrolaineline kosmiline taustkiirgus on ebaühtlane kuni 10-kraadiste taevaaladeni, kuid see temperatuuri erinevus ulatub vaid ühe sajatuhandikuni kiirguse temperatuurist. Need ebaühtlused on pärit ülivarasest Universumist ja võivad olla aluseks tänapäeval nähtava Universumi struktuuri tekkele. Samal ajal kinnitab mõõdetud kiirguse spekter , et foonkiirgus on suure täpsusega absoluutselt musta keha kiirgus (temperatuuriga 2,73 K), s.t. ainega soojuslikust tasakaalust pärit olev kiirgus. Selline kiirgus on seletatav kõige loomulikumalt Suure Paugu teooriaga. [1]

TEKKEMEHANISM

Kui galaktikad praegu eemalduvad üksteisest, siis pidid nad kunagi varem olema nii tihedalt koos, et aine, millest koosnevad tähed, ja muu hajusaine moodustasid tiheda ülikuuma plasma . Selline ürgaine oli soojuslikus tasakaalus kiirgusega, mis täitis varast Universumi. Universumi paisudes nii aine kui ka kiirgus jahtusid. Kiirguse jahtumine tähendab tema lainepikkuse kasvamist. Sellel hetkel, kui Universum jahtub nii palju, et kiirgus ei puutu enam ainega kokku, muutub aine kiirgusele läbipaistvaks. Toimub kiirguse eraldumine ainest ja hõre aine ei ole enam olulises vastasmõjus kiirgusega. Sellisesse kiirgusesse jääb jälg viimasest vastasmõjust ainega, kuigi ta jahtub edasi koos Universumi paisumisega . See jälg kajastub nii kiirguse spektris kui ka tema temperatuuri ruumjaotuses. [2]

MITTEHOMOGEENSUSEST

COBE satelliidiga kui ka temast hiljem orbiidile lennutatuga, tingnimetusega WMAP, määrati reliktkiirguse ülipeenstruktuur taevalaotusel. See oli eriti raske ülesanne. Tuli määrata kiirguse temperatuuri sajatuhandik kraadiseid hälbeid keskmisest. Kuigi see raadiokiirgus on väga homogeenne, näitab täppisuurimine, et tal on keerukas struktuurimuster. Just neist tühistest hälvetest algas mateeria koondumine tähtedeks ja galaktikateks. Hiljem andis sellele koondumisele täishoo gravitatsioon . Nende pisihälveteta poleks Päikest, Maad ega meid endidki. [2]

Tekkis koos universumi tekkega. Einsteini arvates võis Universum läbida varasema kokkutõmbumise faasi, millest ta siis hakkas järsku paisuma kuni tänapäevani, üsna väikese keskmise tiheduseni. Tuumareaktsioonid varases Universumis said toota hulgaliselt kergeid elemente, mida nüüdisajal näeme enda ümber, tihedus pidi olema vähemalt kümme tonni kuuptolli kohta, kümne miljardisel temperatuuril (1 kuuptoll 16,387 kuupsentimeetrit). Einsteini üldrelatiivsusteooria ei võimalda Universumil pöörduda kokkutõmbumisfaasist paisumisse. Roger Penrosei ja einsteini teooriaga on võimalik näidata, et Universum algas Suurest Paugust. Einsteini teooriast järeldub, et ajal on algus. Universum on aina paisunud ja varem olid kõik objektid üksteisele palju lähemal. Seepärast näemegi ajas tagasi vaadates alasid, kus mateeria tihedus on suurem kui praegu. Me kohtame ka raadiokiirguse lainepikkuste piirkonna kiirgust, mis levib meie poole piki mineviku valguskoonust. See kiirgus on tekkinud väga ammu , kui Universum oli palju tihedam ja kuumem kui praegu. Häälestades oma vastuvõtja mikrolainekiirguse sagedusele, saame mõõta selle kiirguse spektrit (kiirgusvõimsuse jaotus sageduse järgi). Selle keha spekter on iseloomulik keha soojuskiirgusele mille temperatuur on 2,7 kraadi. Kiirgus peab tulema mikrolainetele läbipaistmatust piirkonnast . Võime järeldada, et minevikku poole minnes peab meie valguskoonus läbima teatavaid kindlaid ainehulki. Sellest peab piisama aegruumi kõverdamiseks, et valguskiired selles koonuses peavad koolduma üksteise poole.

KASUTATUD KIRANDUS

1. http://opik.obs.ee/osa5/ptk05/box01.html

2. http://www.horisont.ee/arhiiv_2003_2006/artikkel806_786.html

3. Universum pähklikoores (Öpik)