Akustiset piikit !

Seuraa 
Viestejä7511
Liittynyt17.2.2006

WMAP-sateliitin mittaamat lämpötila erot mikroaaltotaustassa ovat pitävimmät todisteet alkuräjähdysteorialle.

Mikroaaltotaustan säteily,jonka voimme mitata tulevan tasaisena virtana avaruuden jokaisesta kolkasta on lämpötilaltaan -270 Celsius-astetta,mutta siinä esiintyvät asteen sadastuhannesosan poikkeamat keskilämpötilasta ovat kosmologian kannalta ehkä tärkeimpiä löytöjä koko sen historiassa.

Näistä poikkeamista,joiden maksimiarvoja kutsutaan akustisiksi piikeiksi,voimme määrittää maailmankaikkeuden kaikkien perusparametrien arvot kuten esim;universumin ainesisällön,universumin iän ja avaruuden laajenemis nopeuden.

Ensimmäisestä akustisesta piikistä,joka esiintyy n.yhden asteen kulmaskaalassa voimme mitata,että se vastaa fotoneita,jotka ennen vapautumistaan baryonien vallasta kolmensadantuhannen vuoden ikäisessä maailmankaikkeudessa ovat gravitaation kourissa juuri ehtineet saavuttaa maksimipuristuksensa.

Toinen akustinen piikki taas kertoo,että piikki syntyy fotoneista,jotka vapautumisensa hetkellä ovat juuri ehtineet puristua kerran ja sitten harventua äärimmilleen.

Kolmas akustinen piikki saadaan,kun fotonit ovat ensin pudonneet gravitaatiokuoppaan,sitten singahtaneet takaisin ja harventuneet ja vielä pudonneet takaisin.

Akustisten piikkien ominaisuudet riippuvat kosmologisista parametreista kuten;pimeän aineen määrästä,baryonien määrästä,Hubblen parametrista,avaruuden geometriasta jne...eli akustiset piikit muuttivat kosmologian täsmätieteeksi,koska pystymme nykyään antamaan matemaattisia ja tarkkoihin lukuihin perustuvia,sateliittien mittaus tuloksia.

Ensimmäinen akustinen piikki kertoo myös maailmankaikkeuden massaenergian eli Omegan arvon,joka mittaus tulosten perusteella on tasan yksi,kuten inflaatioteoria jo ennusti.

Omegan arvo on myös sidoksissa avaruuden geometriaan,sillä se kertoo onko avaruus käyristynyt pallo,satulapinta vai tasainen?

Nyky tietämyksellä tiedämme,että maailmankaikkeus on tasainen kuten inflaatioteoria ennustikin,sillä Omega on tasan yksi.

Toisesta akustisesta piikistä voimme mitata baryonien määrää ja mikroaaltotaustasta saaduilla mittaus tuloksilla voimme varmistaa,että baryoneja on enemmän kuin mitä voimme nähdä.

Tämä tulos varmistaa,että nukleosynteesin vaatimus pimeästä aineesta on näin vahvistettu riippumattomasti ja myös numeroarvot täsmäävät.

Jos vielä otamme huomioon supernova tulokset,niin mikroaaltotaustan antama Omegan arvo voidaan hajottaa pimeän aineen ja pimeän energian komponentteihinsa joista olemme saaneet tulokseksi,että maailmankaikkeudesta pimeää ainetta on 23%,pimeää energiaa 73% ja tavallista ainetta 4,4%.

Samanlaiseen tulokseen päädytään supernovahavainnoista riippumatta,kun mikroaaltotaustaa kuvaavia tuloksia tarkastellaan yhdessä 2dF-kartoituksen galaksijakaumien kanssa.

Akustisten piikkien ominaisuudet vahvistavat myös,että massaenergian alkuperäiset häiriöt ovat olleet inflaatioteorian ennustamalla tavalla kokoskaalasta riippumattomia.

" Käsittämätöntä luonnossa on sen käsitettävyys. " Albert Einstein

Sivut

Kommentit (27)

John Carter
Seuraa 
Viestejä7511
Liittynyt17.2.2006

WMAP-sateliitti sekä ensi vuoden puolella avaruuteen laukaistava Planck-sateliitti tulevat mittaus tuloksillaan tulevaisuudessa vain vahvistamaan tietojamme mikroaaltotaustasäteilyn ominaisuuksista.

" Käsittämätöntä luonnossa on sen käsitettävyys. " Albert Einstein

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5187
Liittynyt26.3.2005

"Näistä poikkeamista,joiden maksimiarvoja kutsutaan akustisiksi piikeiksi,voimme määrittää maailmankaikkeuden kaikkien perusparametrien arvot kuten esim;universumin ainesisällön,universumin iän ja avaruuden laajenemis nopeuden. "

Täyttä asiaa koko Carterin kirjoitus. Pieni lipsahdus yllä. Tietenkään KAIKKIEN luonnon perusparametrien arvoja ei voida näistä poikkeamista selvittää. VAIN nämä suuren skaalan parametrit. Varsinaiset luonnonvakiot (esim hiukkasten massa teoriasta suoraan jne) saadaan selville (toivottavasti) vasta TOE:n myötä.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

Noin pitkässä tekstissä voisi olla mainittuna lähteetkin, josta nuo tiedot on tempaistu. Vai pitääkö asia ymmärtää niin, että aloittaja itse on nämä asiat selvittänyt.

Vierailija

NÄIN maallikkona "setien" seurassa tyhmä kysymys:

Millä periaatteella WMAP mittaa noin pienet lämpötilaerot,
sadastuhannesosa-asteet ?

John Carter
Seuraa 
Viestejä7511
Liittynyt17.2.2006

David,asiat joista avauksessa kerroin ovat peräisin minun omasta pääkopastani,tosin sinne ne ovat joutuneet elämäni aikana lukemistani fysiikan,kosmologian,tähtitieteen, ym..teoksista,joita lienee satoja.

Jotkut joutuvat lukemaan työnsä puolesta samoja teoksia,jotka ovat olleet minulle lähinnä harrastus,joka alkoi jo nuorella iällä,muistaakseni n.9-vuotiaana.

Viimeisin tiiliskivi,jonka lueskelin aikani kuluksi oli paras teos kosmologiasta,mitä ikinä kirjahyllyyni olen saanut.

Teoksen nimi on;The road to reality;A complete guide to the laws of the universe.

Kirjan on kirjoittanut Roger Penrose,brittiläinen matemaatikko ja fyysikko,joka on toiminut aikoinaan Stephen Hawkingin opettajana ja onpa hän kirjoittanut kirjankin Stephenin kanssa,joka on nimeltään;The large,the small and the human mind.

The road to reality on paljon paremmin tehty teos,kuin edellä mainittu teos,jossa Stephen Hawking oli mukana,se ilmestyi 2004,kun taas Hawkingin kanssa tehty teos ilmestyi jo 97.

Täytyy myöntää,että teoksen ensimmäiset n.400 sivua olivat osittain niin vaikeaa matematiikkaa,että en ymmärtänyt siitä lähellekkään kaikkea,sen jälkeen loput 700 sivua olivatkin sitten jo paljon antoisampaa tekstiä.

Teos ansaitsee tiiliskiven arvonimen,sillä se on n.1100 sivuinen teos maailmankaikkeuden toiminnasta ja antaa uutta tietoa kvanttimaailmasta roppa kaupalla.(ainakin itselleni)

Kirjan lukemisessa meni n.2 kuukautta ja useampi pullo punaviiniä ja hyvää piipputupakkaa.

Suosittelen!

" Käsittämätöntä luonnossa on sen käsitettävyys. " Albert Einstein

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005
BUSHMAN, long time no see
NÄIN maallikkona "setien" seurassa tyhmä kysymys:

Millä periaatteella WMAP mittaa noin pienet lämpötilaerot,
sadastuhannesosa-asteet ?


Vastaanotin mittaa kahdesta eri suunnasta tulevan signaalin erotuksen. Tästä signaalierotuksesta saadaan lämpötilaero mittaussuuntien välillä. Suuntien välinen kulma on noin 141 astetta. Vastaanottimia on viisi: taajuuksilla 22, 30, 40, 60 ja 90 GHz. Suuntatarkkuus eri taajuuksilla vaihtelee 0,93 - 0,23 asteen sisäpuolella taajuudesta riippuen.
Erotusmenetelmällä päästään Kelvinasteen miljoonasosan tarkkuuteen lämpötilaeroissa. Mahtavasta datamäärästä rakennetaan sitten varsinainen lämpötilaerotuskartta. Ensimmäisen vuoden havainnoilla kalibroitiin kartan pohjataso ja apuna olivat myös COBE-tulokset. Tässä menetelmässä siis kartan lämpötilaerot ovat tavoitteena ei absoluuttinen lämpötila.

http://map.gsfc.nasa.gov/m_mm/ob_tech1.html

Vierailija
Tep
BUSHMAN, long time no see
NÄIN maallikkona "setien" seurassa tyhmä kysymys:

Millä periaatteella WMAP mittaa noin pienet lämpötilaerot,
sadastuhannesosa-asteet ?


Vastaanotin mittaa kahdesta eri suunnasta tulevan signaalin erotuksen. Tästä signaalierotuksesta saadaan lämpötilaero mittaussuuntien välillä. Suuntien välinen kulma on noin 141 astetta. Vastaanottimia on viisi: taajuuksilla 22, 30, 40, 60 ja 90 GHz. Suuntatarkkuus eri taajuuksilla vaihtelee 0,93 - 0,23 asteen sisäpuolella taajuudesta riippuen.
Erotusmenetelmällä päästään Kelvinasteen miljoonasosan tarkkuuteen lämpötilaeroissa. Mahtavasta datamäärästä rakennetaan sitten varsinainen lämpötilaerotuskartta. Ensimmäisen vuoden havainnoilla kalibroitiin kartan pohjataso ja apuna olivat myös COBE-tulokset. Tässä menetelmässä siis kartan lämpötilaerot ovat tavoitteena ei absoluuttinen lämpötila.

http://map.gsfc.nasa.gov/m_mm/ob_tech1.html

O.K., siis kysymyksessä ei ole mikään IR-anturi, vaan mitataan
nimenomaan sähkömagneettista eli radiotaajuista säteilyä tuossa
2,7 Kelvinin alueella ? Muutoinhan meillä kai tulisi kohinan elimi-
noimiseksi olla ilmaisin vielä kylmemmässä, eli vaikkapa nestemäi-
sessä Helium 3:ssa ?

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005
BUSHMAN, long time no see

O.K., siis kysymyksessä ei ole mikään IR-anturi, vaan mitataan
nimenomaan sähkömagneettista eli radiotaajuista säteilyä tuossa
2,7 Kelvinin alueella ? Muutoinhan meillä kai tulisi kohinan elimi-
noimiseksi olla ilmaisin vielä kylmemmässä, eli vaikkapa nestemäi-
sessä Helium 3:ssa ?

Vahvistimien etupiirit olivat kylmässä (en tiedä kuinka kylmässä).
COBE satelliitissa sen sijaan oli heliumtankki. Sitä tarvittiin ilmeisesti juuri IR-anturiin. Tarvittiin myös rfeferrenssi, kun verrattiin CMB- säteilyä mustan kappaleen säteilyyn. Näin saatiin absoluuttiarvot CMB:lle.

WMAP:ssa on etulalla lämpötilaerot eri suunnissa ja mahdillisimman hyvä kulmatarkkuus. Vastaanottimen kohina saadaan alas hyvällä suuntauksella ja kapealla vastaanottokaistalla.
Havaintomateriaali jaetaan sitten pallofunktioiden avulla laskennallisesti eri suuruisiin avaruuskulmiin. Näin nähdään kulmakokoon liittyvän signaalin suuruus ja päästään käsiksi piikkeihin.
Suurin piikki on yhden kulma-asteen tienoilla ja se vastaa säteilyn syntyhetkellä yhden havaitsijan havaintopiirin kokoa.

Vierailija

Juttelin joskus Sodankylässä tuosta ongelmasta, mutten tietenkään maallikkona ymmärtänyt mitään. Luulisin kuitenkin, että kalibrointi isomorfiseen alkuoletukseen tulee tulevaisuudessa aiheuttamaan montakin väitöskirjaa.

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005
Kauko
Juttelin joskus Sodankylässä tuosta ongelmasta, mutten tietenkään maallikkona ymmärtänyt mitään. Luulisin kuitenkin, että kalibrointi isomorfiseen alkuoletukseen tulee tulevaisuudessa aiheuttamaan montakin väitöskirjaa.

Mitä nyt tarkoitatkaan tällä isomorfisella tulkinnalla? Isotrooppistako (kaikki suunnat samanarvoisia) tai jotain muuta.

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005

Tämä aihe ei ole osoittautunut seksikkääksi, kun tämä on täyttä asiaa.
Kosminen taustasäteily syntyi noin 380 000 vuotta alun jälkeen, kun avaruuden täyttävä plasma oli punahehkuista noin 3000 asteista. Tällöin viimeisetkin plasman vapaat elektronit ja protonit yhtyivät neutraaleiksi protoneiksi.
Aikaisemmin avaruuden täytti elektroneista, protoneista ja He-ytimistä sekä fotoneista koostuva plasmakaasu.
Sähkömagneettisensätewilyn kvantit, fotonit eivät pysty liikkumaan vapaasti sähkövarausten keskellä vaan törmäilevat varauksesta toiseen.
Avaruudessa oli myös myös pimeää ainetta, mutta fotonit eivät näitä varauksettomia hiukkasia töni (tästä nimi). Pimeä aine vaikuttaa plasmaan vain gravitaation välityksellä.
Avaruus on melko tasa-aineinen, mikä selitetään tavallisimmin inflaation eli alussa tapahtuneen nopean laajenemisen avulla. Avaruudessa oli kuitenkin pieniä tihentymiä ja harventumia jäänteenä alun kvanttifluktuaatioista.
Avaruus laajeni ja jäähtyi. Mielivaltaisen pisteen vaikutuspiiri
(horisontti) laajeni avaruuden mukana. Avaruuden pienet tihentymät pyrkivät kutistumaan heti kun gravitaation vaikutus valon nopeudella ehti koko tihentymään. Tämä lisää painetta tihentymän sisäosissa fotonien tönimisten lisääntyessä varauksiin (ei pimeään aineeseen) Gravitaation ja paineen vaikutuksesta syntyy plasmaan tavallisia paineaaltoja. Siis akustisia aaltoja, alkuavaruuden ääniä.
Taustasäteilyssä nähdään näiden värähtelyjen jäljet silloin kun aine neutraloitui ja fotonit pystyivät vapaasti etenemään neutraalissa vety-heliumkaasussa.
Ensimmäinen ja suurin piikki kuvaa niitä häiriöitä, jotka täyttivät koko horisontin hetkellä 380 000 vuotta.
Muut piikkit kuvaavat horisonttia pienempää mittakaavaa, ja ovat jo ehtineet värähdellä. Värähtelyihin liittyy aina energiaa ja siksi nämä alueet ovat keskimääräistä kirkkaampia.Kirkkain piikki liittyy kutistumisvaiheeseen (maksimipaine).
Piikin korkeus vähenee aallon jaksoluvun kasvaessa, Sillä plasmavaiheen lopulla fotonien vapaat kulkumatkat kasvavat nopeasti ja tätä kulkumatkaa lyhyemmät aallonharjat pyyhkyityvät sen enemmän mitä lyhyemmästä aallosta on kysymys.
Taustasäteily syntyi noin 3000 asteen lämmössä. Sen koommin avaruus on laajentunut yli tuhatkertaisesti ja samassa suhteessa ovat säteilyn aallonpituudet kasvaneet ja ovat nyt mm luokaa.
Piikit kertovat meille alkuavaruuden tarinan sen tarkemmin, mitä useampi saadaan mitattua.

John Carter
Seuraa 
Viestejä7511
Liittynyt17.2.2006

Tosin Nobelin ansainneen tutkimuksen mittaustulokset olivat lähinnä COBEN antamia.

Lähitulevaisuudessa LISA ja PLANCK tulevat antamaan paljon tarkempia mittaustuloksia.

" Käsittämätöntä luonnossa on sen käsitettävyys. " Albert Einstein

Vierailija

Se oli sitten toinen tuplanobeli taustasäteilylle. Ensimmäisenhän saivat Penzias ja Wilsson vuonna 1978 itse taustasäteilyn löytämisestä. Säteilynhän he havaitsivat ikään kuin vahingossa häiritsevänä kohinana kun olivat antennia pystyttämässä Telstarille. Lulivat ensiksi kohinan syyksi antennissa olevat pulunpaskat.

John Carter
Seuraa 
Viestejä7511
Liittynyt17.2.2006

Seuraavaksi laukaistavat sateliitit tulevat antamaan myös vastauksen inflaatio teorian paikkansa pitävyydestä,joskin jo WMAP ja KOBE antoivat havaintoja joiden valossa inflaatio teoria näyttäisi pitävän paikkansa,sillä esim;maailmankaikkeuden massaenergia on juuri inflaatio teorian ennustuksen mukainen.

" Käsittämätöntä luonnossa on sen käsitettävyys. " Albert Einstein

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat