Astronomie cu microunde ajută astronomii să exploreze cosmosul

Nu mulți oameni se gândesc la microundele cosmice, în timp ce își aduc mâncarea pentru prânz în fiecare zi. Același tip de radiație pe care îl folosește un cuptor cu microunde pentru a aplica un burrito îi ajută pe astronomi să exploreze universul. Este adevărat: emisiile cu microunde din spațiul exterior ajută la o privire înapoi la începutul cosmosului. 

Vânarea semnalelor cu microunde

Un fascinant set de obiecte emite microunde în spațiu. Cea mai apropiată sursă de microunde non-terestre este Soarele nostru. Lungimile de undă specifice ale microundelor pe care le transmite sunt absorbite de atmosfera noastră. Vaporii de apă din atmosfera noastră pot interfera cu detectarea radiațiilor cu microunde din spațiu, absorbind-o și împiedicând-o să ajungă la suprafața Pământului. Asta i-a învățat pe astronomii care studiază radiațiile cu microunde în cosmos să-și pună detectoarele la altitudini mari pe Pământ sau în spațiu.. 

Pe de altă parte, semnalele cu microunde care pot pătrunde în nori și fum pot ajuta cercetătorii să studieze condițiile pe Pământ și să îmbunătățească comunicațiile prin satelit. Se dovedește că știința cu microunde este benefică în multe feluri. 

Semnalele cu microunde au lungimi de undă foarte mari. Detectarea acestora necesită telescoape foarte mari, deoarece dimensiunea detectorului trebuie să fie de multe ori mai mare decât lungimea de undă a radiației. Cele mai cunoscute observatorii de astronomie cu microunde sunt în spațiu și au dezvăluit detalii despre obiecte și evenimente până la începutul universului.

Emitatoare cu microunde cosmice

Centrul propriei galaxii a Calea Lactee este o sursă de microunde, deși nu este atât de extinsă ca în alte galaxii mai active. Gaura noastră neagră (numită Săgetătorul A *) este una destul de liniștită, deoarece aceste lucruri merg. Se pare că nu are un jet masiv și se hrănește doar ocazional cu stele și alte materiale care trec prea aproape.

Pulsars (stele rotunde cu neutroni) sunt surse foarte puternice de radiații cu microunde. Aceste obiecte puternice și compacte sunt în al doilea rând decât găurile negre din punct de vedere al densității. Stelele neutronice au câmpuri magnetice puternice și viteze de rotație rapide. Acestea produc un spectru larg de radiații, emisia cu microunde fiind deosebit de puternică. Majoritatea pulsars sunt, de obicei, denumite "radio pulsars", din cauza emisiilor radio puternice, dar pot fi, de asemenea, "luminoase cu microunde".

Multe surse fascinante de microunde se află foarte bine în afara sistemului nostru solar și a galaxiei. De exemplu, galaxiile active (AGN), alimentate de găuri negre super-masive din miezurile lor, emit explozii puternice de microunde. În plus, aceste motoare cu găuri negre pot crea jeturi masive de plasmă care strălucesc și ele la lungimi de undă cu microunde. Unele dintre aceste structuri plasmatice pot fi mai mari decât întreaga galaxie care conține gaura neagră.

Povestea finală cu microunde cosmice

În 1964, oamenii de știință de la Universitatea Princeton David Todd Wilkinson, Robert H. Dicke și Peter Roll au decis să construiască un detector care să vâneze microundele cosmice. Nu erau singurii. Doi oameni de știință de la Bell Labs - Arno Penzias și Robert Wilson - construiau, de asemenea, un „corn” pentru a căuta microunde. O astfel de radiație a fost prevăzută la începutul secolului XX, dar nimeni nu a făcut nimic în legătură cu căutarea ei. Măsurătorile oamenilor de știință din 1964 au arătat o „spălare” slabă a radiațiilor cu microunde pe întregul cer. Acum se dovedește că slaba strălucire a microundelor este un semnal cosmic din universul timpuriu. Penzias și Wilson au continuat să câștige un Premiu Nobel pentru măsurătorile și analizele pe care le-au făcut, ceea ce a dus la confirmarea fundalului cosmic cu microunde (CMB).

În cele din urmă, astronomii au obținut fonduri pentru a construi detectoare de microunde bazate pe spațiu, care pot furniza date mai bune. De exemplu, satelitul Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) a făcut un studiu detaliat al acestui CMB începând din 1989. De atunci, alte observații făcute cu sonda de anisotropie cu microunde Wilkinson au detectat această radiație..

CMB-ul este ulterior încetinirii, evenimentul care a pus în mișcare universul nostru. A fost incredibil de cald și energic. Pe măsură ce cosmosul nou-născut s-a extins, densitatea căldurii a scăzut. Practic, s-a răcit și ce mică căldură a fost răspândită pe o suprafață mai mare și mai mare. Astăzi, universul are 93 de miliarde de ani-lumină, iar CMB reprezintă o temperatură de aproximativ 2,7 Kelvin. Astronomii consideră că temperatura difuză ca radiație cu microunde și folosesc fluctuațiile minore ale „temperaturii” CMB pentru a afla mai multe despre originile și evoluția universului.

Discuție tehnică despre microunde în univers

Microundele emit la frecvențe cuprinse între 0,3 gigahertz (GHz) și 300 GHz. (Un gigahertz este egal cu 1 miliard de Hertz. Un "Hertz" este utilizat pentru a descrie câte cicluri pe secundă emite ceva la, un Hertz fiind un ciclu pe secundă.) Această gamă de frecvențe corespunde lungimilor de undă între un milimetru (un- mii de metru) și un metru. Pentru referință, emisiile TV și radio emit într-o parte inferioară a spectrului, între 50 și 1000 Mhz (megahertz). 

Radiația cu microunde este adesea descrisă ca fiind o bandă independentă de radiații, dar este considerată și o parte a științei astronomiei radio. Astronomii se referă adesea la radiații cu lungimi de undă în benzile radio cu infraroșu îndepărtat, cu microunde și cu frecvență ultra-înaltă (UHF) ca făcând parte din radiațiile „cu microunde”, chiar dacă din punct de vedere tehnic sunt trei benzi de energie separate.