Peta latar belakang kosmik yang paling akurat dipublikasikan

Planck Space Telescope mengkonfirmasi model standar - dengan penyimpangan kecil

Gambar bayi alam semesta: Penyimpangan latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB), seperti yang diamati dengan Planck. © Kolaborasi ESA dan Planck
membacakan

Para astronom telah membuat peta lengkap pertama dari radiasi latar belakang alam semesta kita. Ini menunjukkan bagaimana kosmos kita terlihat hanya 380.000 tahun setelah Big Bang, memberikan informasi penting tentang apakah gagasan kita tentang dunia dan hukum-hukum fisiknya benar atau tidak. Data untuk peta tersebut berasal dari Teleskop Luar Angkasa Planck, yang menangkap gelombang mikro yang diperoleh dari masa lalu dengan resolusi tinggi. Seperti laporan tim peneliti internasional, data baru mengkonfirmasi model standar kosmologi, tetapi juga menunjukkan beberapa penyimpangan.

Segera setelah Big Bang, suhu beberapa juta derajat Celcius berlaku di kosmos muda. Plasma yang energetik ini membentuk blok bangunan materi hari ini, termasuk proton, elektron, dan foton. Setelah hampir 380.000 tahun, suhu alam semesta yang mengembang telah turun hingga sekitar 2.700 derajat. Kabut yang terjadi sampai sekarang larut dan radiasi latar kosmik diciptakan. Galaksi pertama dengan bintang-bintang dan kemudian juga planet-planet terbentuk 400 juta tahun setelah big bang.

Gelombang mikro memungkinkan pandangan ke hari-hari awal kosmik

Ketika kosmos terus berkembang dan mendingin, radiasi latar belakang gelombang pendek awalnya bergeser ke panjang gelombang yang lebih panjang, jadi hari ini kita menganggapnya sebagai latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB). Fluktuasi suhu kecil di latar belakang ini mencerminkan perbedaan terkecil dalam distribusi kepadatan di alam semesta awal. "Ini memungkinkan kita untuk menarik kesimpulan tentang distribusi awal materi dan untuk menentukan parameter evolusi kosmik dalam kualitas yang sampai sekarang mustahil, " jelas Torsten Enßlin dari Institut Max Planck untuk Astrofisika.

Teleskop Ruang Angkasa Planck © ESA dan Kolaborasi Planck

Satelit Planck dibangun untuk mengukur fluktuasi ini di langit dengan resolusi dan sensitivitas yang belum pernah terjadi sebelumnya dengan tujuan menentukan komposisi dan evolusi Semesta dari awal hingga saat ini. Dia memiliki dua instrumen yang sangat sensitif, instrumen frekuensi tinggi HFI dan instrumen frekuensi rendah LFI. Keduanya secara bersamaan mencakup rentang frekuensi radiasi yang luas dari 25 hingga 1.000 gigahertz. Mereka memperbaiki dan menambah hasil dan temuan dari dua misi pendahulunya COBE (1989) dan WMAP (2001) dari badan antariksa AS NASA.

Lebih banyak materi gelap, ekspansi lebih lambat

"Data dari Planck sangat cocok dengan model kosmologi standar, " kata En lin. KParameter kosmologis sekarang dapat ditentukan dengan Planck seakurat sebelumnya. Tampilan

Dengan demikian, data Planck mengkonfirmasi bahwa materi normal, yang terdiri dari galaksi, bintang, dan juga bumi kita, hanya berkontribusi sekitar 4, 9 persen terhadap massa dan kepadatan energi alam semesta. Namun, yang terwakili dengan sangat kuat dari yang diperkirakan sebelumnya adalah "materi gelap" dengan hampir 27 persen. Itu tidak terlihat, tetapi hanya dapat dideteksi secara tidak langsung, melalui efek gravitasinya.

Temuan baru, sesuai dengan kecepatan di mana alam semesta mengembang saat ini - yang disebut konstanta Hubble - juga lebih rendah dari yang diperkirakan sebelumnya: Dengan 67, 15 kilometer per detik per megaparsec (km / s / Mpc), itu di bawah nilai standar saat ini dari sekitar 72 km / s / Mpc. Maka alam semesta sedikit lebih tua: bukan 13, 7 miliar tahun, tetapi 13, 82 miliar.

Anomali: Distribusi suhu yang tidak merata antara belahan bumi - lebih hangat di selatan dan lebih dingin di utara - dan titik dingin (lingkaran) Kolaborasi ESA / Planck

Fluktuasi yang tidak terduga dan titik dingin

Namun, karena kualitas data Planck yang sangat tinggi, ada juga beberapa inkonsistensi yang sulit untuk direkonsiliasi dengan model standar. Dengan demikian, fluktuasi gelombang mikro pada skala besar lebih kecil daripada yang diharapkan dari struktur yang diukur pada skala yang lebih kecil. Selain itu, satu skyphip di sini tampaknya memiliki struktur yang agak lebih kuat daripada yang lain.

Dan elemen lain yang menarik perhatian muncul di peta: titik dingin yang membentang di wilayah yang jauh lebih besar daripada model biasa . Data-data ini dengan demikian dapat membuat perluasan dari model standar atau bahkan teori baru diperlukan. "Bahkan jika kita tidak memahami anomali ini hari ini, kita dapat mengesampingkan bahwa ini adalah efek foreground, " kata En lin. Secara khusus, titik dingin telah dikenal selama beberapa waktu.

(Max Planck Society / DLR / ESA, 22.03.2013 - NPO)