درخشش بیگ بنگ ساختارهای کیهانی نامرئی را آشکار می کند

نزدیک به 400000 سال پس از انفجار بزرگ، پلاسمای اولیه جهان نوزاد به اندازه کافی برای اولین اتم ها سرد شد. به هم می پیوندند و فضایی را برای پرتوهای جاسازی شده ایجاد می کنند تا آزادانه اوج بگیرند. آن نور – پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) – همچنان در آسمان در همه جهات جریان دارد و تصویری از جهان اولیه را پخش می‌کند که توسط تلسکوپ‌های اختصاصی گرفته شده و حتی در تلویزیون‌های اشعه کاتدی قدیمی در حالت استاتیک آشکار می‌شود.

بعد از اینکه دانشمندان در سال 1965 تشعشع CMB را کشف کردند، به دقت تغییرات دمایی کوچک آن را ترسیم کردند که وضعیت دقیق کیهان زمانی که یک پلاسمای کف‌دار صرف بود. اکنون آنها داده‌های CMB را برای فهرست‌بندی ساختارهای مقیاس بزرگی که طی میلیاردها سال با بلوغ جهان ایجاد شده‌اند، تغییر کاربری می‌دهند.

«این نور بخش عمده‌ای از تاریخ جهان را تجربه کرد. کیمی ووگفت و با دیدن چگونگی تغییر آن، می‌توانیم درباره دوره‌های مختلف بیاموزیم. >، کیهان شناس در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC.

در طول سفر تقریباً 14 میلیارد ساله خود، نور CMB توسط همه کشیده شده، فشرده شده و منحرف شده است. موضوع در مسیر خود کیهان شناسان شروع به بررسی فراتر از نوسانات اولیه در نور CMB کرده و به آثار ثانویه ای که از برهم کنش با کهکشان ها و دیگر ساختارهای کیهانی بر جای می ماند، نگاه می کنند. از این سیگنال‌ها، آن‌ها دید واضح‌تری از توزیع ماده معمولی – هر چیزی که از قطعات اتمی تشکیل شده است – و ماده تاریک مرموز به دست می‌آورند. به نوبه خود، آن بینش ها به حل و فصل برخی از اسرار کیهان شناسی طولانی مدت و طرح برخی از اسرار جدید کمک می کنند.

«ما متوجه می شویم که CMB تنها شرایط اولیه را به ما نمی گوید. از کیهان همچنین به ما درباره خود کهکشان ها می گوید. “و معلوم شد که واقعاً قدرتمند است.”

جهان سایه‌ها

بررسی‌های نوری استاندارد، که نور ساطع شده از ستاره‌ها را ردیابی می‌کنند، بیشتر از جرم زیرین کهکشان ها این به این دلیل است که اکثریت قریب به اتفاق محتوای کل ماده کیهان برای تلسکوپ‌ها نامرئی است – یا به صورت توده‌های ماده تاریک یا به عنوان گاز یونیزه پراکنده که کهکشان‌ها را پل می‌کند. اما هم ماده تاریک و هم گاز پراکنده آثار قابل تشخیصی بر بزرگ‌نمایی و رنگ نور CMB ورودی به جا می‌گذارند.

«جهان واقعاً یک تئاتر سایه‌ای است که کهکشان‌ها در آن قهرمان هستند. Schaan گفت و CMB نور پس‌زمینه است.

بسیاری از بازیگران سایه اکنون در حال تسکین هستند.

وقتی ذرات نور، یا فوتون‌ها، از CMB که الکترون‌ها را در گاز بین کهکشان‌ها پراکنده می‌کنند، به انرژی‌های بالاتر برخورد می‌کنند. علاوه بر این، اگر آن کهکشان‌ها نسبت به جهان در حال انبساط در حرکت باشند، فوتون‌های CMB، بسته به حرکت نسبی خوشه، تغییر انرژی دوم را دریافت می‌کنند، یا به سمت بالا یا پایین.

این جفت اثر، که به ترتیب به عنوان اثرات حرارتی و سینماتیکی Sunyaev-Zel’dovich (SZ) شناخته می‌شوند، ابتدا نظریه پردازی در اواخر دهه 1960 و با دقت فزاینده ای در دهه گذشته شناسایی شده است. با هم، اثرات SZ یک امضای مشخص را به جا می‌گذارند که می‌توان آن را از تصاویر CMB جدا کرد و به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا مکان و دمای همه مواد معمولی در جهان را ترسیم کنند.

در نهایت، یک سومین اثر که به عنوان عدسی گرانشی ضعیف شناخته می‌شود، مسیر نور CMB را هنگام حرکت در نزدیکی اجسام عظیم منحرف می‌کند و CMB را به گونه‌ای منحرف می‌کند که گویی از طریق یک لیوان شراب دیده می‌شود. بر خلاف اثرات SZ، عدسی به همه مواد حساس است – تاریک یا غیر آن.

در مجموع، این اثرات به کیهان شناسان اجازه می دهد تا ماده معمولی را از ماده تاریک جدا کنند. سپس دانشمندان می‌توانند این نقشه‌ها را با تصاویری از بررسی‌های کهکشانی برای سنجش فواصل کیهانی و حتی ردیابی شکل گیری ستاره.