Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik

Latar belakang gelombang mikro kosmik adalah cahaya redup, hampir seragam dari radiasi relik yang dilepaskan ketika alam semesta pertama kali menjadi transparan, cahaya tertua yang dapat kita amati dan landasan model Ledakan Besar yang panas.

Definition

Latar belakang gelombang mikro kosmik adalah radiasi termal yang tersisa dari alam semesta awal yang panas dan padat, dipancarkan ketika elektron dan proton bergabung menjadi atom netral sekitar 380.000 tahun setelah Ledakan Besar, sekarang diamati sebagai benda hitam 2,7 kelvin yang memenuhi seluruh ruang.

Scope

Area ini mencakup penemuan dan spektrum benda hitam yang hampir sempurna dari latar belakang gelombang mikro kosmik, fisika rekombinasi dan permukaan hamburan terakhir dari mana ia berasal, anisotropi suhu yang sangat kecil dan spektrum daya sudutnya yang mengkodekan isi dan geometri alam semesta, serta polarisasi redup yang menyelidiki alam semesta awal dan zaman reionisasi.

Sub-topics

• CMB Anisotropies and Power Spectrum
• CMB Discovery and Blackbody Spectrum
• CMB Polarization
• Recombination and Last Scattering

Core questions

• Mengapa alam semesta bersinar dengan radiasi gelombang mikro yang hampir seragam?
• Peristiwa apa yang melepaskan latar belakang gelombang mikro kosmik dan kapan?
• Bagaimana anisotropi kecilnya mengungkapkan komposisi dan geometri alam semesta?
• Apa yang diungkapkan polarisasinya tentang alam semesta awal?

Key concepts

• Spektrum benda hitam
• Permukaan hamburan terakhir
• Rekombinasi
• Anisotropi suhu
• Puncak akustik
• Spektrum daya sudut
• Polarisasi

Key theories

Radiasi benda hitam relik

Alam semesta awal yang panas dipenuhi dengan radiasi dalam kesetimbangan termal yang, setelah terpisah dari materi, bertahan hingga hari ini sebagai spektrum benda hitam yang hampir sempurna yang didinginkan oleh ekspansi hingga beberapa kelvin.

Puncak akustik

Gelombang suara dalam plasma primordial mencetak serangkaian puncak karakteristik dalam spektrum daya sudut anisotropi suhu, yang posisi dan ketinggiannya sangat membatasi parameter kosmologis.

Clinical relevance

Latar belakang gelombang mikro kosmik adalah pilar observasional tunggal paling kuat dari kosmologi: spektrum benda hitamnya mengkonfirmasi Ledakan Besar yang panas, anisotropinya mengukur kepadatan materi biasa, materi gelap, dan energi gelap dengan presisi tingkat persen, dan statistiknya menguji inflasi dan geometri ruang.

History

Diprediksi sebagai radiasi relik oleh kelompok Gamow pada tahun 1940-an dan ditemukan kembali secara teoretis oleh Dicke dan Peebles, latar belakang ini ditemukan secara kebetulan oleh Penzias dan Wilson pada tahun 1965; COBE mengkonfirmasi spektrum benda hitamnya dan mendeteksi anisotropi pada tahun 1990-an, dan WMAP serta Planck memetakannya dengan presisi yang membentuk kosmologi konkordansi.

Debates

Anomali skala besar

Beberapa fitur tak terduga pada skala sudut terbesar, seperti kuadrupol rendah dan keselarasan yang tampak, telah memicu perdebatan apakah itu mencerminkan kebetulan statistik, kontaminasi latar depan, atau fisika baru di luar model standar.

Key figures

• Arno Penzias
• Robert Wilson
• Robert Dicke
• James Peebles
• George Smoot

Seminal works

• penzias1965
• dicke1965

Frequently asked questions

Mengapa latar belakang gelombang mikro kosmik berada dalam pita gelombang mikro?

Ia dipancarkan sebagai cahaya tampak dan inframerah dari plasma sekitar 3.000 kelvin, tetapi ekspansi alam semesta telah meregangkan panjang gelombangnya sekitar seribu kali, menggesernya ke wilayah gelombang mikro dan mendinginkannya hingga sekitar 2,7 kelvin.

Bisakah kita melihat sesuatu yang lebih tua dari latar belakang gelombang mikro kosmik?

Tidak dalam cahaya: sebelum rekombinasi alam semesta buram terhadap foton, sehingga latar belakang gelombang mikro kosmik adalah sinyal elektromagnetik paling awal yang dapat diamati; mencapai zaman yang lebih awal membutuhkan pembawa pesan lain seperti neutrino atau gelombang gravitasi.