Kosmische achtergrondstraling

Schrijver: Leandro Alegsa Aanmaakdatum: 17 december 2020

Kosmische microgolf achtergrondstraling (CMB-straling) is straling in het microgolfgedeelte van het elektromagnetisch spectrum, dat uit alle richtingen in de ruimte komt. Het is bekend dat het afkomstig is van ons vroegste jonge universum. Omdat het universum erg groot is, en de snelheid van het licht constant is, weten we dat wanneer het CMB-licht uit het babyuniversum komt, het aankomt als het oudste signaal dat we kunnen detecteren.

Tijdens de Big Bang is er veel hoogenergetische straling ontstaan. Toen werd het universum groter en kouder. Daarom verloren de hoogenergetische fotonen het grootste deel van hun oorspronkelijke energie. Als gevolg daarvan bevindt die straling zich nu in het microgolfgedeelte van het elektromagnetisch spectrum (het microgolfgedeelte heeft een vrij laag energieniveau). De microgolfachtergrond is de straling die sinds de tijd dat het universum transparant werd, zo'n 380.000 jaar na de oerknal, zonder iets te raken, op reis is geweest.

Arno Penzias en Robert Wilson ontdekten voor het eerst de CMB-straling. Wetenschappers denken dat het bestaan van CMB-straling een belangrijk bewijs is, met roodverschuiving, dat de Big Bang-theorie waar is.

De latere gegevens zijn gebaseerd op het Planck-ruimtevaartuig dat door het Europees Ruimteagentschap (ESA) wordt geëxploiteerd. Het is ontworpen om verschillen in de kosmische microgolfachtergrond (CMB) te observeren bij microgolf- en infraroodfrequenties, met een hoge gevoeligheid en een kleine hoekresolutie. Het ruimtevaartuig is klaar met zijn werk, maar de onderzoekers zijn nog steeds bezig met het analyseren van de gegevens. De belangrijkste interesse is dat die er is:

"een asymmetrie in de gemiddelde temperaturen op tegenovergestelde hemisferen van de hemel. Dit druist in tegen de voorspelling van het standaardmodel dat het Heelal in elke richting waarin we kijken in grote lijnen gelijk zou moeten zijn. Bovendien strekt een koude plek zich uit over een stuk hemel dat veel groter is dan verwacht".

Hiervoor is geen verklaring bekend.

De kosmische microgolf achtergrond (CMB) temperatuurschommelingen van de 7-jaar Wilkinson Microwave Anisotropy Probe gegevens gezien over de volledige hemel. Het beeld is een projectie van de temperatuurschommelingen over de hemelbol. De gemiddelde temperatuur is 2,725 Kelvin graden boven het absolute nulpunt (het absolute nulpunt is gelijk aan -273,15 ºC of -459 ºF), en de kleuren geven de kleine temperatuurschommelingen weer, zoals in een weerkaart. Rode gebieden zijn warmer en blauwe gebieden zijn kouder met ongeveer 0,0002 graden.

Vragen en antwoorden

V: Wat is kosmische achtergrondstraling?

A: Kosmische achtergrondstraling (CMB-straling) is een soort elektromagnetische straling in het microgolfgedeelte van het spectrum die uit alle richtingen in de ruimte komt. Aangenomen wordt dat deze afkomstig is van ons vroegste jonge universum.

V: Hoe weten wij dat CMB-licht als het oudste signaal binnenkomt?

A: Wij weten dat CMB-licht het oudste signaal is omdat het heelal zeer groot is en de lichtsnelheid constant is. Daarom is het, wanneer het ons bereikt vanuit het jonge heelal, al lange tijd onderweg zonder iets te raken.

V: Wie ontdekte als eerste CMB-straling?

A: Arno Penzias en Robert Wilson waren de eersten die CMB-straling detecteerden.

V: Welk bewijs levert het bestaan ervan voor de Oerknaltheorie?

A: Het bestaan van CMB-straling levert, samen met roodverschuivinggegevens, belangrijk bewijs voor de Oerknaltheorie.

V: Wat moest het Planck-ruimtevaartuig waarnemen?

A: Het Planck-ruimtevaartuig is ontworpen om verschillen in de kosmische microgolfachtergrond bij microgolf- en infrarode frequenties waar te nemen met een hoge gevoeligheid en een kleine hoekresolutie.

V: Welke onverwachte bevindingen hebben onderzoekers ontdekt bij het analyseren van gegevens van het Planck-ruimtevaartuig?

A: Onderzoekers die de gegevens van het Planck-ruimtevaartuig analyseren, hebben een asymmetrie in de gemiddelde temperaturen aan weerszijden van de hemel ontdekt, die indruist tegen de voorspellingen van het standaardmodel dat het heelal in elke richting waarin we kijken grotendeels gelijk zou moeten zijn. Bovendien vonden zij ook een koude vlek die zich uitstrekt over een veel groter stuk hemel dan verwacht, waarvoor momenteel geen verklaring bestaat.