Slike ranog Univerzuma

Internacionalni tim kosmologa je 27. aprila 2000. god. završio prvu sliku svemira u njegovoj mladosti. Ove slike pokazuju univerzum kad je on bio star samo jedan mali deo sadašnje starosti i 1 000 puta manji i topliji nego što je sad. Detaljne analize ovih slika otkrivaju jednu od kosmoloških misterija – da li je univerzum zakrivljen ili je ravan.

Ovaj projekat nazvan BOOMERANG stvorio je sliku uz pomoć visoko osetljivih teleskopa postavljenih na balonu koji je kružio iznad Antarktika. Balon je nosio teleskop na visini od oko 35 km u trajanju od 10,5 dana.

Na slici prikazana je kosmička mikrotalasna pozadina neba iznad Mt. Erebus na Antarktiku. Na ovoj čudnoj slici kosmička mikrotalasna pozadina neba nazire se iza BOOMERANG-a koji se nalazi u fazi priprema za poletanje. BOOMERANG-ove slike su ovde kompjuterskom montažom postavljene umesto običnog neba da pokažu kako izgledaju nepravilnosti na našem nebu koje mi nismio u mogućnosti da vidimo golim okom zbog toga što ljudsko oko nije osetljivo na mikrotalasno zračenje. Boje neba na ovoj slici nisu u otpunosti realne već su prilagođene celokupnoj “atmosferi” slike.

Danas je svemir ispunjen galaksijama i jatima galaksija. Ali pre 12 do 15 milijardi godina univerzum je bio priličn tečan, neverovatno vreo i gust. Jaka toplota koja je ispunjavala rani svemir može se i danas detektovati kao slabo mikrotalasno pozadinsko zračenje koje dolazi iz svih pravaca. Prvi put ovo zračenje je otkriveno zemaljskim radio teleskopom 1965. god. Od tada naučnici nastoje da dobiju što detaljnije slike ovog zračenja. NASA-in COBE satelit otkrio je prvi dokaz o strukturi mikrotalasnog pozadinskog zračenja. 1991. godine.

Slike sa BOOMERANG-a su prve slike koje prikazuju kosmičko pozadinsko zračenje u krupnom planu. Slike nam otkrivaju stotine kompleksnih regiona vidljivih kao male nepravilnosti u temperaturi kosmičke mikrotalasne pozadine, najčešće samo 0,0001 deo stepena Celzijusa. Komplikovane teksture boja koje se vide na slikama u potpunosti potvrđuju naš model ranog univerzuma. One su skoro identične sa teksturama koje bi trebale da nastanu usled zvučnih talasa koji su putovali kroz rani univerzum, stvarajući nepravilnosti u strukturi koje su kasnijne evoluirale u velika i supervelika jata galaksija.

Na slici prikazan je jedan mali deo praiskonskog univerzuma snimljen sa BOOMERANG teleskopa u desetodnevnom periodu od decembra 1998. god. do januara 1999. godine. Nepravilne strukture ranom svemiru, koje su nevidljive golim okom, postaju jasne i lako uočljive kad se posmatraju uy pomoć teleskopa osetljivog na male talasne dužine svetlosti. Ovo je deo veće slike koja pokriva 1800 kvadratnih stepeni južnog neba. Radi poređenja veličine dat je prividan prečnik Meseca u donjem desnom uglu.

“Struktura ovih slika nagoveštava prve zvezde i galaksije u univerzumu”, rekao je vođa američkog tima Andrew Lange sa kaliforniskog Instituta za tehnologiju, Pasadena. “Ovo je neverovatan trijumf moderne kosmologije da predvidi početno stanje toliko precizno”.

Vođa italijanskog tima Raolo deBernardis sa rimskog univerziteta La Sapienya dodao je: “Stvarno je usbudljivo što smo u mogućnosti da vidimo neke od temeljnih struktura univerzuma u embrionalnom stanju. Svetlost, koju smo detektovali, putovala je kroz ceo univerzum pre nego što je stigla do nas, a mi smo potpuno u mogućnosti da je razlikujemo od svetlosti emitovane iz naše galaksije.”

Slike sa BOOMERANG-a pokrivaju oko 3% neba. Timska analiza strukture kosmičke mikrotalasne pozadine donela je najpreciznija merenja geometrije prostora i vremena, koja jasno pokazuju d ae geometrija prostora ravna, a ne zakrivljena. Rezultati se u potpunosti slažu sa predviđanjima inflatornog modela. Teorija smatra da je univerzum rastao od malog dela atoma kroz period koji se odigrao u deliću sekunde nakon Velikog Praska. Enormna ekspanzija trebala bi da “razvlači” geometriju prostora dok se ova u potpunosti ne postane ravna.

Prouavčajuci karakteristike toplih i hladnih oblasti na slikama sa BOOMERANG-a, može se odrediti geometrijski oblik svemira. Kosmološke simulacije predviđaju da ukoliko je kosmos ravna površina onda bi se mogla primenjivati standardna geometrija i onda bi na slikama sa BOOMERANG-a dominirale hladne i tople tačke velicine 1 lučnog stepena. Ako je s druge strane svemir zakrivljen onda bi skretanje svetlosti “iskrivilo” i same slike. Ako je pak svemir zatvoren tako da paralelne linije teže da se spoje onda bi slike zbog tih prevoja bile uvećane i tačke bi izgledale veće od 1 lučnog stepena. Suprotno tome, ako je svemir otvoren, i paralele se udaljavaju, onda bi pojave na slici izgledale manje. Ako uporedimo ove tri slike sa gornjom mozemo zakljuciti da je svemir skoro ravan.

Naučno udruženje NASA-e za lansiranje balona je eksperimentalno puštala veliki helijumom napunjen balon sa instrumentima iznad zemljine atmosfere. Državna naučna organizacija NSF koja obezbeđuje logističku realizaciju svih americkih naučnih operacija na Antarktiku, je omogućila lansiranje balona pored McMurdo stanice i povratak korisnog tereta posle leta. Sunčano vreme i rasporstranjeni vetrovi na velikim nadmorskim visinama na Antarktiku su bili od ključnog značaja za stabilan dugotrajni let balona BOOMERANG projekta. Balon zapremine od 800.000 m3 kubnih metara je nosio teleskop težak dve tone 8.000 km i sleteo je u krugu od 50 km od mesta lansiranja.

Tim je sačinjavalo 36 članova sa 16 univerziteta iz Kanade, Italije, Velike Britanije i SAD. Glavna podrška BOOMERANG projektu dolazi od NASE i NSF-a u Sjedinjenim Americkim državama; od Italijanske svemirske organizacije, Italijanskog programa za proučavanje Antarktika i Univerziteta La Sapienza u Rimu; od istraživačkog odbora za fiziku i astronomiju Velike Britanije kao i odeljenja za kompjutersko-energetska naučna istraživanja SAD koji su obezbedili instrumente.

Na slici je prikazan BOOMERANG teleskop prilikom spremanja za poletanje. Sa Mt. Erebus-om u pozadini, osoblje NASE i NSF-a naduvava balon zapremine od 1 miliona metara kubnih koji će nositi BOOMERANG teleskop tokom svog desetodnevnog put oko Antarktika. Da bi izvršio svoja izuzetno osetljiva merenja, BOOMERANG je podignut iznad 99% atmosfere na visinu od 25 km. Neprekidno sunčano vreme i stabilan vazdušni pritisak nad južnim polom omogućavaju stratosferske letove balona duge 10 do 20 dana. Lansiranju je prethodilo dvomesečno oraganizovanje u McMurdo istraživačkoj stanici, pola decenije razvitka i izgradnje od strane medjunarodnog istraživačkog tima.

Napomena: juna 2001 godine počela je WMAP misija Cilj ove misije bio je još preciynije mapiranje CMBRa Marta 2006. godine objavljeni su do sada najtačniji rezultati. Više o ovome možete čitati na zvaničnom sajtu misije: http://map.gsfc.nasa.gov/