21 marca 2013 r. została opublikowana pełna mapa fluktuacji mikrofalowego promieniowania tła utworzona przez satelitę Planck. Jest to już kolejna taka mapa uzyskana przez naukowców, ale tym razem pomiary prowadzone były z dużo większą dokładnością, co pozwoliło lepiej zrozumieć ewolucję Wszechświata.

Mikrofalowe promieniowanie tła, zwane także promieniowaniem reliktowym, jest najstarszym obserwowalnym rodzajem promieniowania – pochodzi z czasów, gdy Wszechświat miał 380 tysięcy lat. Wtedy protony połączyły się z elektronami tworząc atomy wodoru, a Wszechświat stał się przezroczysty dla światła, które dzisiaj obserwujemy w długości mikrofal. Promieniowanie reliktowe nie jest jednolite – wynika to z niejednorodnego rozkładu materii we wczesnym Wszechświecie. Te niejednorodności przyczyniły się do utworzenia gwiazd i galaktyk, dlatego badanie fluktuacji promieniowania tła pozwala nam lepiej zrozumieć ewolucję Wszechświata.

Planck rozpoczął pracę w 2009 roku, jako następca satelitów COBE oraz WMAP. Jego zadaniem są pomiary promieniowania tła z dużą precyzją. Nie jest to łatwe, gdyż promieniowanie to jest bardzo słabe. Dlatego Planck obserwował każdy punkt nieba wiele razy, a otrzymane od niego dane musiały być długo przetwarzane przez superkomputery. Konieczna była eliminacja wszystkich szumów pochodzących od Drogi Mlecznej, a także od samych instrumentów naukowych satelity. Zaprezentowana wczoraj mapa jest wynikiem analizy danych pochodzących z pierwszych 15 miesięcy pracy Plancka.

Dokładność pomiarów - COBE, WMAP i PlanckESA

Grafika ilustruje dokładność pomiarów mikrofalowego promieniowania tła wykonywanych przez satelity COBE, WMAP oraz Planck.

Obserwacje mikrofalowego promieniowania tła dobrze pasują do Modelu Standardowego. Potwierdzają między innymi istnienie ciemnej materii i ciemnej energii, bowiem fluktuacje tego promieniowania są zbyt małe, aby przy udziale tylko znanej nam materii mogły powstać obserwowane obecnie struktury. Planck zaobserwował jednak pewne właściwości promieniowania reliktowego, których współczesna fizyka nie umie jeszcze wyjaśnić, dostarczając tym samym sporo pracy dla teoretyków.

Otrzymane wyniki pozwoliły lepiej oszacować stałą Hubble'a, wiek oraz strukturę Wszechświata. Okazało się, że Wszechświat rozszerza się nieco wolniej, a tym samym jest nieco starszy, niż wcześniej myślano. Obecnie jego wiek szacuje się na 13,8 mld lat – ok. 100 mln lat więcej niż sądzono do tej pory. Po raz kolejny wykonano również obliczenia dotyczące udziału ciemnej materii i ciemnej energii we Wszechświecie. Okazało się, ciemnej energii jest mniej, natomiast materii (zarówno ciemnej, jak i “normalnej”) jest więcej niż według poprzednich szacunków.

Skład Wszechświata - przed i po PlanckuESA

Wykresy przedstawiające szacowany skład Wszechświata (procentowy udział znanej nam materii, ciemnej materii oraz ciemnej energii). Dane dostarczone przez satelitę Planck pozwoliły na nowo oszacować te wielkości.

Autor

Anna Kapuścińska