Reliktstarojums

Reliktstarojuma temperatūras fluktuāciju karte

Reliktstarojums (angļu: cosmic microwave background radiation, CMB) ir zemas intensitātes kosmiskais radiostarojums, kas aizpilda Visumu un veido vienmērīgu radiostarojuma fonu ar niecīgām intensitātes fluktuācijām. Tas radies Visuma agrīnā evolūcijas posmā.

Reliktstarojuma spektrs

Kosmiskā mikroviļņu fona starojuma spektrs atspoguļo starojuma intensitātes sadalījumu pa frekvencēm un parāda, kā šī starojuma enerģija tiek sadalīta dažādos elektromagnētisko viļņu diapazonos. Reliktstarojuma spektrs atbilst absolūti melna ķermeņa starojuma spektram, kura temperatūra ir 2,725 kelvini. Spektra forma ir viens no galvenajiem pierādījumiem, ka kosmiskais mikroviļņu fona starojums veidojās termodinamiskā līdzsvara stāvoklī agrīnā Visumā. Tā spektrs novirzās no ideāli gludas līknes tikai temperatūras svārstību vietās, ko radiācijas veidošanās brīdī izraisa gravitācijas un akustiskie procesi. Tā maksimums ir 160,4 GHz frekvencē (mikroviļņu starojums), kas atbilst 1,9 mm viļņa garumam. Reliktstarojums ir izotropisks 0,01% robežās — standarta temperatūras novirze ir aptuveni 18 µK ( neievērojot dipola anizotropiju). Kosmiskā mikroviļņu fona starojuma enerģijas blīvums ir 0,25 eV/cm³ jeb 400-500 fotoni/cm.

Dipolveida anizotropija

Reliktstarojuma anizotropija ir temperatūras un intensitātes nevienmērības kosmiskā mikroviļņu fona izstarojumā, kas tiek novērotas dažādos virzienos uz debesu sfēras. Lai gan kopumā reliktstarojums ir ļoti izotrops (vienmērīgs), ir nelielas temperatūras svārstības, kas ir apmēram ΔT/T ~ 10⁻⁵. Dipolveida anizotropiju izraisa Zemes kustība attiecībā pret reliktstarojumu. Tas izpaužas faktā, ka debess sfēras pretējos galos starojuma temperatūra ir atšķirīga. Lauvas zvaigznāja virzienā šī starojuma temperatūra ir par 0,1% augstāka nekā vidēji, bet pretējā virzienā — tikpat daudz zemāka Tas ir saistīts ar Doplera efektu: Zeme virzās uz noteiktu apgabalu, un starojums šajā virzienā šķiet karstāks, bet pretējā virzienā — aukstāks.  Mērot šo anizotropiju, zinātnieki var precīzi aprēķināt Saules sistēmas kustības ātrumu attiecībā pret "statisko" reliktstarojumu. Pašlaik tiek uzskatīts, ka mūsu kustības ātrums attiecībā pret šo fona starojumu ir apmēram 370 km/s. Šī parādība palīdz zinātniekiem novērtēt, kā mūsu galaktika pārvietojas, un sniedz ieskatu par to, kā starojums ietekmē kosmoloģisko parametru mērījumus.

Reliktstarojuma polarizācija

Polarizācija notiek, pateicoties brīvo elektronu elektromagnētisko viļņu izkliedei kosmiskajā plazmā.  Stingri izotropā starojumā polarizācija neparādās simetrijas dēļ. Reālajam Visumam ir anizotropija, kas noved pie polarizācijas. Izšķir polarizācijas E-modu (gradienta komponents) un B modu (rotora komponents) kas ir pēc analoģijas ar elektromagnētiskā starojuma polarizāciju.  

E-moda var parādīties, kad starojums iziet cauri neviendabīgai plazmai, tas ir saistīts ar blīvuma svārstībām. Polarizācijas vektori veido simetriskus, radiālus vai tangenciālus rakstus ap temperatūras sadalījuma "karstajiem" un "aukstajiem" plankumiem.

B-moda: saistīta ar rotācijas efektiem, ko izraisījuši gravitācijas viļņi vai citi procesi. Tomēr pastāv dažādi iemesli, kāpēc B-moda nav vēl atklāta. Tās amplitūda ir ļoti maza,  tas padara šo signālu grūti atšķiramu no fona trokšņiem. Lai atšķirtu B-modas efektus, ir nepieciešami instrumenti ar ārkārtīgi augstu jutību.  B-modas atklāšana varētu apstiprināt inflācijas izcelsmes gravitācijas viļņu esamību un sniegt ieskatu Visuma agrīnajā dinamikā.

Ārējās saites

• Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Reliktstarojums.

• Encyclopædia Britannica raksts (angliski)
• Krievijas Lielās enciklopēdijas raksts (krieviski)
• Encyclopædia Universalis raksts (franciski)
• Enciklopēdijas Krugosvet raksts (krieviski)