Космический микроволновый фон (далее КМФ) является светом, однако мы не можем увидеть его невооруженным глазом. Тип света, который мы можем видеть, называется видимым светом, но есть другие типы света. Микроволны – это вид света, как и рентгеновские лучи, с помощью которых мы проверяем наличие сломанных костей, и радиоволны, с помощью которых мы слушаем музыку в машине.
Не пропустите Могли бы люди дышать воздухом на Марсе и что произойдет с астронавтом, который снимет скафандр
Первоначально КМФ был очень высокоэнергичным рентгеновским светом. Со временем он потерял энергию и стал обычным микроволновым излучением.
Фактически КМФ – это свет с начала Вселенной. В этот момент времени Вселенная была очень горячей и плотной и полной частиц, которые называются электронами и протонами. Эти частицы имеют электрический заряд и когда свет достигает одной из частиц, электрический заряд посылает его в другом направлении. Это остановило свет от очень далекого путешествия.
Изображение КМФ с телескопа Planck (цвета показывают температуру разных пятен КМФ) / Фото ESA
Охлаждение Вселенной
Со временем Вселенная расширилась и остыла. Впоследствии, как только Вселенная стала достаточно прохладной, электроны и протоны стали связываться вместе и образовывать атомы водорода. Эти атомы не имеют электрического заряда, поэтому они не влияют на свет так же, как электроны и протоны. Свет мог проходить сквозь них и дальше сквозь Вселенную, словно он был совершенно пуст.
Вселенная охлаждалась с одинаковой скоростью повсюду, поэтому этот процесс проходил всюду одновременно. Вдруг свет мог путешествовать очень далеко и быстро по всей Вселенной одновременно. Этот свет все еще путешествует сегодня, и именно то, что сейчас достигает Земли в виде Космического микроволнового фона.
Свет КМФ всегда был во Вселенной, но он не мог распространяться далеко, пока не образовались первые атомы. На самом деле, мы знаем, что оно начало распространяться через 380 000 лет после Большого взрыва. Это звучит как долгий промежуток времени между Большим взрывом и стартом распространения КМФ, но поскольку Вселенной почти 14 миллиардов лет, это произошло, когда Вселенная была очень молодой.
КМФ "рассказывает" нам много важной информации о том, какой была Вселенная давно. Согласно теории Большого взрыва, ранняя Вселенная была очень горячей и полной радиации. Когда Вселенная расширялась и охлаждалась, это излучение в конце концов высвободилось. Она даже имеет температуру, предусмотренную теорией Большого взрыва, и поэтому мы можем сказать, что КМФ является доказательством правильности теории Большого взрыва.
Случайное открытие
Космический микроволновый фон обнаружен случайно. Двое американских ученых, Роберт Уилсон и Арно Пензиас, использовали микроволновой телескоп и постоянно видели тот же дополнительный сигнал, куда бы ни направили антенну. Они думали, что дополнительный сигнал может быть вызван неисправностью их телескопа или даже голубиным калом на их антенне.
15-метровая рупорная антенна Голмделя, которую использовали для обнаружения КМФ / Фото NASA
Впоследствии они поняли, что были первыми людьми, когда-либо обнаружившими КМФ, существование которого предполагала теория Большого взрыва. За своё открытие они получили Нобелевскую премию.
Читайте на сайте Если бы вы могли говорить на Марсе, как бы звучал ваш голос – проверьте и послушайте
С тех пор люди отправили много телескопов в космос, чтобы получить лучшие изображения КМФ. Взгляд на самый старый свет во Вселенной поможет нам понять, как возникло все, что мы видим сегодня.