सीएमबी विकिरण और कोबी के एनिसोट्रॉपी
इस अध्याय में, हम CMB विकिरण और COBE के ऐसोट्रॉपी पर चर्चा करेंगे, अर्थात, कॉस्मिक बैकग्राउंड एक्सप्लोरर।
CMB में प्राथमिक Anisotropies
कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड रेडिएशन में अंतरिक्ष और प्राथमिक अनिसोट्रोपियों से टिप्पणियों को समझने के लिए, हम निम्नलिखित समीकरणों को लेते हैं और इसे नीचे दिखाए गए अनुसार समझते हैं।
सीएमबी फोटॉन संख्या घनत्व (एन D , 0)
$ $ n \ _ \ _ गामा, 0} = \ frac {कुल \: ऊर्जा \: घनत्व} {चरित्रवादी \: ऊर्जा \: of \: फोटोन} $ $
$ $ n _ {\ Gamma, 0} = \ frac {aT_0 ^ 4} {k_BT_0}}
जहां $ k_B $ है Boltzmann Constant और $ T_0 $ है present temperature of the universe।
वर्तमान तापमान $ (T_0) $ 2.7 K के रूप में उपयोग करते हुए, हमें वर्तमान CMB फोटॉन संख्या घनत्व 400 सेमी ( 3 के रूप में मिलता है ।
ब्रह्मांडीय तारकीय फोटॉन संख्या घनत्व बड़े पैमानों पर बहुत छोटा (− = 10 −3 सेमी ) 3 ) होता है।
बेरोन से फोटॉन अनुपात (on)
यदि सीएमबी के साथ मिश्रित होने वाली आकाशगंगाओं में तारकीय योगदान नगण्य है, तो प्रोटिओन अनुपात के लिए बेरियन
$ $ \ eta = \ frac {n_ {b, 0}} {n _ {\ gamma, 0}} $ $
वर्तमान मूल्य 105 × 10 value10 है । चूँकि फोटॉन और बैरियन संख्या घनत्व दोनों आनुपातिक हैंa−3, फिर η समय के साथ विकसित नहीं होता है।
ऊर्जा घनत्व
संख्या घनत्व के विपरीत, वर्तमान में फोटॉन ऊर्जा घनत्व की तुलना में पदार्थ ऊर्जा घनत्व अधिक हावी है।
बैरोनिक पदार्थ की ऊर्जा घनत्व = $ \ rho_ {b, 0} c ^ 2 = 0.04 \ rho_cc ^ 2 = 2 × 10 ^ {- 9} ergcm ^ {- 3} $। जबकि, विकिरण का ऊर्जा घनत्व = $ aT_0 ^ 4 = 4 \ गुना 10 ^ {- 13} ergcm {.3} $।
सीएमबी विकिरण का आइसोट्रॉफी
Penzias तथा Wilsonसीएमबी को टिप्पणियों की सीमा के भीतर आइसोट्रोपिक पाया गया। सीमा कम कोणीय संकल्प और उपकरणों की संवेदनशीलता है। उन्होंने पृथ्वी से अवलोकन किया, इस वजह से, सभी स्पेक्ट्रम के माध्यम से अवलोकन नहीं किया जा सकता है क्योंकि वायुमंडल में जल वाष्प 1 मिमी से 1 मीटर तक कई तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है। इसलिए, CMB को एक स्पेक्ट्रम के रूप में नहीं माना जा सकता है।
CMB को घूर्णी रूप से अपरिवर्तनीय (आइसोट्रोपिक) माना जाता है। चूंकि एक समय था जब पदार्थ और विकिरण संतुलन में थे, तब ब्रह्मांड में संरचनाओं का गठन अस्पष्ट है। चूंकि पदार्थ का वितरण आइसोट्रोपिक नहीं है, लेकिन एक साथ एक ब्रह्मांडीय वेब की तरह एक साथ टकराया जाता है, बीच में विशाल voids के साथ, CMB को एक एक्सट्रैगैलेटिक मूल माना जाता है।
लेकिन, जैसे ही अंतरिक्ष से अवलोकन शुरू हुआ, सीएमबी में एनोटोट्रोपिस पाए गए, जो इस तर्क को आगे बढ़ाते हैं कि ये एआईएसोट्रोपियां मामले में संरचनाओं के गठन की ओर ले जाती हैं।
अंतरिक्ष से सीएमबी विकिरण का अवलोकन
CMB को देखने के लिए लॉन्च किए गए मुख्य उपग्रह थे -
Cosmic Microwave Background Explorer (COBE, 1989)
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP, 2001) और
Planck (2009)।
COBE (लौकिक पृष्ठभूमि एक्सप्लोरर)
COBE में मुख्य रूप से दो उपकरण थे। वो थेFar InfraRed Absolute Spectrometer (FIRAS) और Differential Microwave Radiometers(DMR एंटेना)। FIRAS CMB की तीव्रता को किसी विशिष्ट दिशा के साथ तरंग दैर्ध्य के कार्य के रूप में मापता है। जबकि, DMR में तीन अलग-अलग दिशाओं से CMB की तीव्रता के अंतर को मापने के लिए 3 एंटेना हैं। निम्नलिखित संकेत हमें FIRAS और DMR के बारे में कुछ और जानकारी देते हैं।
एफआईएमएएस से सीएमबी टिप्पणियों से पता चलता है कि सीएमबी विकिरण टी = 2.72528। 0.00065 एम पर काले शरीर स्पेक्ट्रम से मेल खाती है।
डीएमआर आकाश में सभी दिशाओं में तीन आवृत्तियों (31.5 गीगाहर्ट्ज, 53 गीगाहर्ट्ज, 90 गीगाहर्ट्ज) को मापता है।
DMR टिप्पणियों में "लाल बैटमैन प्रतीक" अग्रभूमि उत्सर्जन (गैलेक्टिक विसरित सिंक्रोट्रॉन उत्सर्जन) से शोर है।
अवलोकनों में तीव्रता भिन्नता तापमान भिन्नता के अनुरूप है। गर्म और ठंडे स्थानों की उपस्थिति साबित करती है कि सीएमबी विकिरण अनिसोट्रोपिक है।
यह अनिसोट्रॉपी डीकंप्लिंग समय पर मौजूद होना चाहिए क्योंकि सीएमबी में कोई विकृतियां नहीं हैं। इसलिए, द्रव्य में अन्य की तुलना में अधिक घनत्व वाले कुछ पॉकेट होने चाहिए।
COBE परिणाम
CMB स्पेक्ट्रम (ऊर्जा के एक कार्य के रूप में तीव्रता) लगभग एक पूर्ण काला शरीर है जो T = 2.7 K के अनुरूप है। CMB विकिरण की विशिष्ट तीव्रता लगभग सभी दिशाओं के लिए समान है। यह पुष्टि करता है कि ब्रह्मांड बड़े पैमाने पर आइसोट्रोपिक है (ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत की हमारी धारणा को मान्य करता है)।
डेटा के विश्लेषण से पता चला कि COBE (DMR) के रिज़ॉल्यूशन में CMB स्पेक्ट्रम में तापमान अनिसोट्रॉपी ("उतार-चढ़ाव") हैं।
Resolution of COBE, WMAP, Planck
डीएमआर उपकरण ऑन-बोर्ड COBE में degrees 7 डिग्री का सीमित (अधिकतम) स्थानिक संकल्प था।
विल्किंसन माइक्रोवेव अनिसोट्रॉपी जांच (WMAP) का औसत रिज़ॉल्यूशन Mic 0.7 डिग्री था।
प्लैंक उपग्रह में minute 10 चाप-मिनट का कोणीय संकल्प है।
याद दिलाने के संकेत
कॉस्मिक स्टेलर फोटॉन संख्या घनत्व CMB फोटॉन संख्या घनत्व की तुलना में बहुत छोटा है।
हम एक मामले के प्रभुत्व वाले ब्रह्मांड में रहते हैं, क्योंकि पदार्थ की ऊर्जा घनत्व फोटॉन ऊर्जा घनत्व से अधिक है।
सीओबीई, डब्ल्यूएमएपी, प्लैंक सीएमबी में अनिसोट्रोपियों को मापने और निर्धारित करने के प्रयास हैं।
ब्रह्मांड में संरचना का गठन सीएमबी अनिसोट्रोपियों का एक परिणाम है।