कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड क्या है?

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हजारों वर्षों से, मानव ब्रह्माण्ड के बारे में विचार कर रहा है और इसकी वास्तविक सीमा का निर्धारण करने की कोशिश कर रहा है। 20 वीं शताब्दी तक, वैज्ञानिकों ने यह समझना शुरू कर दिया कि यूनिवर्स वास्तव में कितना विशाल (और शायद असमान भी है)।

और अंतरिक्ष में दूर से देखने के दौरान, और समय में गहरी वापस, कॉस्मोलॉजिस्टों ने कुछ सही मायने में आश्चर्यजनक चीजों की खोज की है। उदाहरण के लिए, 1960 के दशक के दौरान, खगोलविदों को माइक्रोवेव बैकग्राउंड विकिरण के बारे में पता चला जो सभी दिशाओं में पता लगाने योग्य था। कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB) के रूप में विख्यात इस विकिरण के अस्तित्व ने हमारी समझ को यह बताने में मदद की है कि ब्रह्मांड की शुरुआत कैसे हुई।

विवरण:

सीएमबी अनिवार्य रूप से इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन है जो कि सबसे पहले के ब्रह्माण्ड संबंधी युग से बचा हुआ है जो पूरे ब्रह्मांड की अनुमति देता है। ऐसा माना जाता है कि बिग बैंग के लगभग 380,000 साल बाद इसका निर्माण हुआ और इसमें सबसे पहले सूक्ष्म तारों और आकाशगंगाओं के सूक्ष्म संकेत शामिल हैं। जबकि यह विकिरण ऑप्टिकल टेलीस्कोप का उपयोग कर अदृश्य है, रेडियो टेलीस्कोप बेहोश संकेत (या चमक) का पता लगाने में सक्षम हैं जो रेडियो स्पेक्ट्रम के माइक्रोवेव क्षेत्र में सबसे मजबूत है।

CMB पृथ्वी से सभी दिशाओं में 13.8 बिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर दिखाई देता है, जिससे वैज्ञानिकों को यह पता चलता है कि यह ब्रह्मांड की सही उम्र है। हालांकि, यह ब्रह्मांड की वास्तविक सीमा का संकेत नहीं है। यह देखते हुए कि अंतरिक्ष प्रारंभिक ब्रह्मांड के बाद से विस्तार की स्थिति में है (और प्रकाश की गति की तुलना में तेजी से विस्तार कर रहा है), सीएमबी केवल उस समय से सबसे पीछे है जब हम देखने में सक्षम होते हैं।

बिग बैंग से संबंध:

CMB बिग बैंग थ्योरी और आधुनिक कॉस्मोलॉजिकल मॉडल (जैसे लैंबडा-सीडीएम मॉडल) के लिए केंद्रीय है। जैसा कि सिद्धांत जाता है, जब ब्रह्मांड का जन्म 13.8 बिलियन साल पहले हुआ था, तो सभी मामला एक ही घनत्व और अत्यधिक गर्मी के एक बिंदु पर संघनित था। अत्यधिक गर्मी और पदार्थ के घनत्व के कारण, ब्रह्मांड की स्थिति अत्यधिक अस्थिर थी। अचानक, इस बिंदु का विस्तार शुरू हुआ, और ब्रह्मांड जैसा कि हम जानते हैं कि यह शुरू हुआ।

इस समय, अंतरिक्ष सफेद-गर्म प्लाज्मा कणों की एक समान चमक से भरा था - जिसमें प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉन और फोटॉन (प्रकाश) शामिल थे। बिग बैंग के बाद 380,000 और 150 मिलियन वर्षों के बीच, फोटॉन लगातार मुक्त इलेक्ट्रॉनों के साथ बातचीत कर रहे थे और लंबी दूरी की यात्रा नहीं कर सकते थे। इसलिए इस युग को बोलचाल की भाषा में "डार्क एज" कहा जाता है।

जैसे-जैसे ब्रह्माण्ड का विस्तार होता रहा, यह उस बिंदु तक ठंडा होता गया, जहाँ इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन के साथ मिलकर हाइड्रोजन एटान (aka (Recombination Period) बनाते हैं। मुक्त इलेक्ट्रॉनों की अनुपस्थिति में, फोटॉन ब्रह्मांड के माध्यम से बिना रुके आगे बढ़ने में सक्षम थे और यह आज (जैसा कि पारदर्शी और प्रकाश द्वारा अनुमत) के रूप में दिखाई देने लगा। अरबों वर्षों के हस्तक्षेप के दौरान, ब्रह्मांड का विस्तार और ठंडा होना जारी रहा।

अंतरिक्ष के विस्तार के कारण, फोटॉनों की तरंग दैर्ध्य लगभग 1 मिलीमीटर तक बढ़ गई (ift redshifted ’) हो गई और उनका प्रभावी तापमान घटकर शून्य से भी अधिक हो गया - 2.7 केल्विन (-270 ° C; -454% F)। ये फोटोन स्पेस मैगज़ीन को भरते हैं और एक पृष्ठभूमि चमक के रूप में दिखाई देते हैं जो दूर-अवरक्त और रेडियो तरंग दैर्ध्य में पता लगाया जा सकता है।

अध्ययन का इतिहास:

सीएमबी के अस्तित्व को सबसे पहले 1948 में यूक्रेनी-अमेरिकी भौतिक विज्ञानी जॉर्ज गैमोव ने अपने छात्रों, राल्फ अल्फ़्रे और रॉबर्ट हरमन के साथ मिलकर प्रमाणित किया था। यह सिद्धांत प्रकाश तत्वों (हाइड्रोजन, हीलियम) के न्यूक्लियोसिंथेसिस के परिणामों के उनके अध्ययन पर आधारित था। लिथियम) बहुत प्रारंभिक ब्रह्मांड के दौरान। अनिवार्य रूप से, उन्होंने महसूस किया कि इन तत्वों के नाभिक को संश्लेषित करने के लिए, प्रारंभिक ब्रह्मांड को अत्यधिक गर्म होने की आवश्यकता है।

उन्होंने आगे कहा कि इस अत्यंत गर्म अवधि में बचे हुए विकिरण से ब्रह्मांड की परिक्रमा की जा सकेगी और इसका पता लगाया जा सकेगा। ब्रह्मांड के विस्तार के कारण, उन्होंने अनुमान लगाया कि इस पृष्ठभूमि के विकिरण का तापमान 5 K (-268 ° C; -450 ° F) का कम तापमान होगा - पूर्ण शून्य से पांच डिग्री अधिक - जो माइक्रोवेव तरंग दैर्ध्य से मेल खाता है। यह 1964 तक नहीं था कि सीएमबी के लिए पहले सबूत का पता चला था।

यह अमेरिकी खगोलविदों अर्नो पेनज़ियास और रॉबर्ट विल्सन द्वारा डिके रेडियोमीटर का उपयोग करने का परिणाम था, जिसे उन्होंने रेडियो खगोल विज्ञान और उपग्रह संचार प्रयोगों के लिए उपयोग करने का इरादा किया था। हालांकि, अपने पहले माप का संचालन करते समय, उन्होंने 4.2K ऐन्टेना तापमान की अधिकता देखी, जिसका वे हिसाब नहीं रख सकते थे और केवल पृष्ठभूमि विकिरण की उपस्थिति के द्वारा उन्हें समझाया जा सकता था। उनकी खोज के लिए, पेनज़ियास और विल्सन को 1978 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार दिया गया।

प्रारंभ में, सीएमबी का पता लगाना विभिन्न ब्रह्मांड संबंधी सिद्धांतों के समर्थकों के बीच विवाद का एक स्रोत था। जबकि बिग बैंग थ्योरी के समर्थकों ने दावा किया कि यह बिग बैंग से बचा हुआ "अवशेष विकिरण" था, स्टेडी स्टेट थ्योरी के समर्थकों ने तर्क दिया कि यह दूर आकाशगंगाओं से बिखरी तारों की रोशनी का परिणाम था। हालाँकि, 1970 के दशक तक, एक वैज्ञानिक आम सहमति बन गई थी जो बिग बैंग व्याख्या के पक्ष में थी।

1980 के दशक के दौरान, ग्राउंड-आधारित उपकरणों ने सीएमबी के तापमान अंतर पर तेजी से कठोर सीमाएं रखीं। इनमें प्रोग्नोज़ 9 उपग्रह (जो कि 1983 के जुलाई में लॉन्च किया गया था) और नासा कॉस्मिक बैकग्राउंड एक्सप्लोरर (COBE) मिशन (जिनकी खोज 1992 में प्रकाशित हुई थी) में सोवियत RELIKT-1 मिशन शामिल था। उनके काम के लिए, COBE टीम को 2006 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला।

COBE ने प्लाज्मा में CMB की पहली ध्वनिक चोटी, ध्वनिक दोलनों का भी पता लगाया, जो गुरुत्वाकर्षण अस्थिरताओं द्वारा निर्मित प्रारंभिक ब्रह्मांड में बड़े पैमाने पर घनत्व भिन्नता से मेल खाती है। अगले दशक में कई प्रयोगों का पालन किया गया, जिसमें जमीन और गुब्बारा आधारित प्रयोग शामिल थे, जिनका उद्देश्य पहले ध्वनिक शिखर के अधिक सटीक माप प्रदान करना था।

दूसरी ध्वनिक चोटी को अस्थायी रूप से कई प्रयोगों द्वारा पता लगाया गया था, लेकिन 2001 में Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) की तैनाती तक इसका निश्चित रूप से पता नहीं लगाया गया था। 2001 और 2010 के बीच, जब मिशन का समापन हुआ, WMAP ने एक तीसरी चोटी का भी पता लगाया। 2010 से, कई मिशन ध्रुवीकरण और घनत्व में छोटे पैमाने पर बदलाव के बेहतर माप प्रदान करने के लिए सीएमबी की निगरानी कर रहे हैं।

इनमें डीएएसआई (QUAD) में भूमि आधारित दूरबीन और अमुदसेन-स्कॉट साउथ पोल स्टेशन पर दक्षिण ध्रुव टेलीस्कोप, और चिली में अटाकामा कॉस्मोलॉजी टेलीस्कोप और क्यू / इमेजिंग एक्सपेरिमेंट (QUIET) दूरबीन शामिल हैं। इस बीच, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी प्लैंक अंतरिक्ष यान सीएमबी को अंतरिक्ष से मापना जारी रखता है।

सीएमबी का भविष्य:

विभिन्न ब्रह्मांड विज्ञान सिद्धांतों के अनुसार, ब्रह्मांड कुछ बिंदु पर विस्तार कर सकता है और पीछे हटना शुरू कर सकता है, जिसका समापन एक और बिग बैंग - उर्फ के बाद पतन में होगा। द बिग क्रंच सिद्धांत एक अन्य परिदृश्य में, बिग रिप के रूप में जाना जाता है, ब्रह्मांड के विस्तार के कारण अंततः सभी मामले हो जाएंगे और स्पेसटाइम खुद बिखर जाएगा।

यदि इनमें से कोई भी परिदृश्य सही नहीं है, और यूनिवर्स त्वरित दर पर विस्तार करना जारी रखता है, तो सीएमबी उस बिंदु पर फिर से स्थानांतरण करना जारी रखेगा जहां अब यह पता लगाने योग्य नहीं है। इस बिंदु पर, यह ब्रह्मांड में निर्मित पहली स्टारलाइट से आगे निकल जाएगा, और फिर पृष्ठभूमि विकिरण क्षेत्रों द्वारा उत्पादित प्रक्रियाओं द्वारा जो ग्रहण किए जाते हैं, ब्रह्मांड के भविष्य में होंगे।

हमने अंतरिक्ष पत्रिका में कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड के बारे में कई दिलचस्प लेख लिखे हैं। यहाँ कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड रेडिएशन क्या है ?, बिग बैंग थ्योरी: हमारे यूनिवर्स का विकास, कॉस्मिक इन्फ्लेशन क्या था? शुरुआती ब्रह्मांड, लैंडमार्क डिस्कवरी को समझने की खोज: नए परिणाम लौकिक मुद्रास्फीति के लिए प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान करते हैं, और ब्रह्मांड का विस्तार कितना तेज़ है? हबल और गैया टीम ने अब तक की सबसे सटीक माप आयोजित की।

अधिक जानकारी के लिए, नासा के WMAP मिशन पृष्ठ और ESA के प्लैंक मिशन पृष्ठ की जाँच करें।

खगोल विज्ञान कास्ट को भी इस विषय पर जानकारी है। यहां सुनें: एपिसोड 5 - बिग बैंग और कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड

सूत्रों का कहना है: