マイクロ波天文学は、天文学者が宇宙を探索するのに役立ちます

NASA /ウィキメディアコモンズ/パブリックドメイン

毎日昼食のために食べ物を爆破するので、宇宙マイクロ波について考える人はあまりいません。電子レンジがブリトーをザッピングするために使用するのと同じ種類の放射線は、天文学者が宇宙を探索するのに役立ちます.確かに、宇宙からのマイクロ波放射は、宇宙の幼少期を垣間見るのに役立ちます。

マイクロ波信号を追い詰める

魅力的なオブジェクトのセットが宇宙でマイクロ波を放出します。最も近い地球外マイクロ波源は 私たちの太陽 .それが送信するマイクロ波の特定の波長は、大気によって吸収されます。大気中の水蒸気は、宇宙からのマイクロ波放射の検出を妨害し、それを吸収して地表に到達するのを妨げます。これは、宇宙でマイクロ波放射を研究する天文学者に、検出器を地球の高高度または宇宙空間に配置することを教えました。

一方、雲や煙を透過できるマイクロ波信号は、研究者が地球の状態を研究し、衛星通信を強化するのに役立ちます。マイクロ波科学は多くの点で有益であることが判明しました。

マイクロ波信号には、非常に長い波長があります。それらを検出するには、検出器のサイズが放射波長自体の何倍も大きくなる必要があるため、非常に大きな望遠鏡が必要です。最もよく知られているマイクロ波天文台は宇宙にあり、宇宙の始まりに至るまでのオブジェクトとイベントに関する詳細を明らかにしました.

宇宙マイクロ波エミッター

私たち自身の中心 天の川銀河 マイクロ波源ですが、他のより活発な銀河ほど広範囲ではありません。私たちのブラック ホール (射手座 A* と呼ばれる) は、かなり静かなものです。それは巨大なジェットを持っているようには見えず、時折、あまりに近くを通過する星やその他の物質を食べているだけです.

パルサー (回転する中性子星) は、非常に強力なマイクロ波放射源です。これらの強力でコンパクトなオブジェクトは、密度の点でブラック ホールに次ぐものです。中性子星は強力な磁場と速い自転速度を持っています。それらは広いスペクトルの放射を生成し、マイクロ波放射は特に強力です。ほとんどのパルサーは通常、電波放射が強いため「ラジオ パルサー」と呼ばれますが、「マイクロ波ブライト」になることもあります。

マイクロ波の多くの魅力的な発生源は、私たちの太陽系と銀河系の外にあります。たとえば、活動銀河 (AGN) は、 超大質量ブラックホール 核から強力なマイクロ波を放つ。さらに、これらのブラック ホール エンジンは、マイクロ波の波長でも明るく輝く大量のプラズマ ジェットを生成できます。これらのプラズマ構造の一部は、ブラック ホールを含む銀河全体よりも大きい場合があります。

究極の宇宙マイクロ波物語

1964 年、プリンストン大学の科学者である David Todd Wilkinson、Robert H. Dicke、および Peter Roll は、宇宙マイクロ波を検出するための検出器を構築することを決定しました。彼らだけではありませんでした。ベル研究所の 2 人の科学者、アルノ ペンジアスとロバート ウィルソンも、マイクロ波を探すための「ホーン」を作っていました。このような放射線は 20 世紀初頭に予測されていましたが、それを調査することについて誰も何もしていませんでした。科学者の 1964 年の測定では、空全体にマイクロ波放射のかすかな「波」が見られました。かすかなマイクロ波の輝きは、初期宇宙からの宇宙信号であることが判明しました。ペンジアスとウィルソンは、宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) の確認につながった測定と分析でノーベル賞を受賞しました。

最終的に、天文学者は、より良いデータを提供できる宇宙ベースのマイクロ波検出器を構築するための資金を得ました。たとえば、Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) 衛星は、1989 年からこの CMB の詳細な調査を行いました。それ以来、Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) で行われた他の観測によって、この放射線が検出されています。

CMB は、私たちの宇宙を動かした出来事であるビッグバンの残光です。とても熱くエネルギッシュでした。生まれたばかりの宇宙が膨張するにつれて、熱の密度が低下しました。基本的に、それは冷却され、そこにあったわずかな熱がますます大きな領域に広がりました.今日、宇宙の幅は 930 億光年あり、CMB は約 2.7 ケルビンの温度を表しています。天文学者は、拡散温度をマイクロ波放射と見なし、CMB の「温度」のわずかな変動を利用して、宇宙の起源と進化についてさらに学びます。

宇宙のマイクロ波についての Tech Talk

マイクロ波は、0.3 ギガヘルツ (GHz) から 300 GHz の間の周波数で放出されます。 (1 ギガヘルツは 10 億ヘルツに相当します。「ヘルツ」は、何かが 1 秒あたり何サイクルで放出されるかを表すために使用されます。1 ヘルツは 1 秒あたり 1 サイクルです。) この周波数範囲は、1 ミリメートル (1 ～ 1000 分の 1 メートル) と 1 メートルです。参考までに、テレビやラジオの放射は、50 ～ 1000 Mhz (メガヘルツ) の間のスペクトルの低い部分で放射されます。

マイクロ波放射は、独立した放射帯域であると説明されることがよくありますが、電波天文学の科学の一部とも考えられています。天文学者はしばしば、遠赤外線、マイクロ波、および超高周波 (UHF) 無線帯域は、技術的には 3 つの別個のエネルギー帯域ですが、「マイクロ波」放射の一部として扱われます。