WMAP tarkensi universumin ikää

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Iso uutinen kosmologialle.

WMAP-satelliitin viiden vuoden mittausdata maailmankaikkeuden taustasäteilystä ja datan analyysi julkaistiin eilen. Tässä datasta tehtyjä johtopäätöksiä pikaisesti koottuna listana (ja huom. sekoitan nyt seuraavassa autuaasti varsinaiset havainnot, tulkinnat niistä ja eri mallien datasta tuottamat tulokset):

1. Maailmankaikkeuden ikä on analyysin mukaan 13,73 miljardia vuotta plus miinus 120 miljoonaa vuotta (13,73 ± 0,12 mrd v).

2. Alla olevassa kuvassa näkyy taustasäteilyssä mitatut lämpötilaerot eri puolilla taivasta - punainen on lämpimämpää, sininen kylmempää. Lämpötilaerot ovat hyvin pieniä: ero sinisestä punaiseen on vain noin 0,0002 Celsius-astetta (tai Kelviniä). Säteilyn keskimääräinen lämpötila on 2,725 Kelviniä, ja lämpötila vaihtelee välillä 2,7249 - 2,7251 Kelviniä.

3. Maailmankaikkeuden säteilylle läpinäkyväksi muuttanut vedyn rekombinaatio tapahtui, kun universumi oli noin 376 000 (± 3100) vuoden ikäinen.

4. Maailmankaikkeus näyttäisi olevan muodoltaan laakea n.2,0% tarkkuudella.

5. Kosmisen neutrinoista koostuvan alkuräjähdyksen neutronitaustasäteilyn olemassaolo varmistui nyt ensi kertaa 99,5% varmuudella.

6. Ensimmäisten tähtien loiste alkoi tuottaa elektroneista koostuvaa, taustasäteilyä sirottavaa "usvaa" kun maailmakaikkeus oli n. 400 miljoonan vuoden ikäinen ja prosessi kesti n. 500 miljoonaa vuotta.

7. Laajenemiselle eli ns. inflaatiolle maailmankaikkeuden ensimmäisen triljoonasosasekunnin aikana saatiin uudet, tiukat rajat. Tämä sulkee pois jotkin inflaatiomalleista ja muutamat puolestaan saivat vahvistusta.

8. Noin 380 000 vuoden ikäisenä universumi koostui 10% neutrinoista, 15% fotoneista, 12% atomeista, 63% pimeästä aineesta ja pimeää energiaa oli mitättömän vähän.

9. WMAPin datan pohjalta tehtyjen arvioiden mukaan nykyinen maailmankaikkeus koostuu 4,6% tavallisen aineen atomeista, 23% pimeästä aineesta, 72% pimeästä energiasta ja alle 1% neutrinoista.

Kiinnostavia uutisia - varsinkin neutrinotaustan olemassaolon varmistuminen ja inflaation uudet rajat kuulostavat hyvin merkittäviltä kosmologian suhteen. Ja tietysti merkittävä on tuo maailmankaikkeuden muotoon liittyvä johtopäätös: laakea 2% tarkkuudella, siinä onkin ajattelemisen aihetta!

Tässä itse paperit: http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr3/map_bibliography.cfm

Kommentit (15)

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005

Huolimatta siitä, että avaruus on laakea, ei sen tarvitse ulottua äärettömiin. Inflaatiovaiheen aikana syntyi se laakea kupla, jonka sisällä nyt olemme. Se on tällä hetkellä on paljon suurempi kuin havaitsemamme avaruus. Mitä tämän kuplan ulkopuolella on, sitä voi vain arvailla.
Arvaisin, että pimeän aineen koostumuksen tietäminen voisi tuoda muutoksia nyt esitettyyn WMAP-tulosten tulkintaan. Hiljattain esitettiin ajatus, että ensimmäiset tähdet olisivat voineet olla pimeää ainetta.

Barbaari
Seuraa 
Viestejä13621
Liittynyt4.10.2007

Punainen on siis se lämmin alue, elikkä se massa mistä galaksijoukot syntyivät, mutta tuo sininen alue viileää. Eli siinä on vähemmän ainetta sekä mahdollisesti siinä syntyi ainetta vähän myöhemmin.

Koska on havaittu eräitä galakseja jotka koostuvat lähes pelkästään pimeästä aineesta niin on kaksi vaihtoehtoa. Joko ne ovat syntyneet maailmankaikkeuden jälkeen koska eivät ole keränneet ympärillensä tavallista ainetta joka näkyisi. Koska maailmankaikkeus menneisyydessä lienee ollut nykyistä tiheämpi ja pienempi. Tämä siis sotisi klassista fysiikkaa vastaan. (ehkä voisi selittää kuitenkin Hawkingin aavebraaneilla tai jotenkin muuten)

Kysyin joskus tätä aikaisemminkin ja saamani mielekkäämmän vastauksen mukaan pimeä aine ja tavallinen aine ei yleensä esiinny yhdessä.

Tarkoittaako se että kun tämä selitetään sillä että pimeä aine ja tavallinen aine pysyy erossa toisistaan niin että tämä sininen alue on pimeää ainetta. Pimeitä galakseja ja sen semmoista. Vaiko onko se pelkkää tyhjyyttä...

Kuinka iso alue on tuossa kuvassa? Siis kuinka vanha maailmankaikkeus oli tuolloin ja kuinka kauas se on ehtinyt laajeta, saisi jotain suhteellisuutta tähänkin kuvaan.

Tässähän ei tietenkään näy oman galaksijoukkomme jälkeä taustasäteilyssä. Eihän?

Mielestäni yksi tähtitieteen ihmeellisimmistä kuvista.

Vierailija
Barbaari
Punainen on siis se lämmin alue, elikkä se massa mistä galaksijoukot syntyivät, mutta tuo sininen alue viileää. Eli siinä on vähemmän ainetta sekä mahdollisesti siinä syntyi ainetta vähän myöhemmin.



Eikö tilanne itse asiassa ole päinvastoin: kylmemmillä (sinisillä) alueilla ole enemmän ainetta. Tämä massa synnyttää "painovoimakuopan". Säteily noustessaan tästä kuopasta menettää energiaa ja näyttää siten viileämmältä. Siellä missä materiaa on enemmän menettää säteily enemmän energiaa kuin alueilla missä materiaa on keskimääräistä (hieman) vähemmän.

Barbaari
Koska on havaittu eräitä galakseja jotka koostuvat lähes pelkästään pimeästä aineesta niin on kaksi vaihtoehtoa. Joko ne ovat syntyneet maailmankaikkeuden jälkeen koska eivät ole keränneet ympärillensä tavallista ainetta joka näkyisi. Koska maailmankaikkeus menneisyydessä lienee ollut nykyistä tiheämpi ja pienempi. Tämä siis sotisi klassista fysiikkaa vastaan. (ehkä voisi selittää kuitenkin Hawkingin aavebraaneilla tai jotenkin muuten)

Kysyin joskus tätä aikaisemminkin ja saamani mielekkäämmän vastauksen mukaan pimeä aine ja tavallinen aine ei yleensä esiinny yhdessä.




Onko näin? Olen kuvitellut lukemieni juttujen (ks. esim. http://heritage.stsci.edu/2008/07/caption.html) perusteella tilanteen olevan niin, että materia ja pimeä aine viihtyvät kyllä keskenään. Sitten näistä "pimeistä" galakseista, joita on kaiketi kyllä löytynyt, on tilanne sellainen, ettei niissä ole ollut (juurikaan?) tähtiä tuottamssa valoa. Jos galaksi koostuu kylmästä kaasusta ja pölystä, kuvittelisin sellaisen järjestelmän näkemisen olevan melko haastava homma.

Barbaari
Tarkoittaako se että kun tämä selitetään sillä että pimeä aine ja tavallinen aine pysyy erossa toisistaan niin että tämä sininen alue on pimeää ainetta. Pimeitä galakseja ja sen semmoista. Vaiko onko se pelkkää tyhjyyttä...



Ei, kuten edellä sanoin sinisellä alueella on vain enemmän roinaa kuin punaisella alueella.

Barbaari
Kuinka iso alue on tuossa kuvassa? Siis kuinka vanha maailmankaikkeus oli tuolloin ja kuinka kauas se on ehtinyt laajeta, saisi jotain suhteellisuutta tähänkin kuvaan.



Jos tarkoitat tuota spin0 jutussa ollutta taustasäteilyn lämpötilaerokuvaa, niin se kattaa koko taivaanpallon. Maailmankaikkeuden ikä oli tuolloin, lainaten spin0 jutun kohta numeroa 3:a, noin 376 000 vuotta vanha.

Barbaari
Tässähän ei tietenkään näy oman galaksijoukkomme jälkeä taustasäteilyssä. Eihän?

Mielestäni yksi tähtitieteen ihmeellisimmistä kuvista.

Näistä kuvista pitäisi olla kaikki ylimääräinen häiriö poistettu, olipa se sitten omasta galaksistamme tulevaa lämpösäteilyä tai galaksiryhmästämme/joukostamme tulevaa. Eli kuvassa pitäisi olla todelakin pelkkää "3 K"-taustasäteilyn omaa kohinaa.

Vierailija

Tuo "pimeän aineen" ja/tai "pimeän energian" suuri osuus hämmentää ja hämmästyttää. Vaikka sitä oletettavasti on kaikkialla Universumissa, sitä ei voida mitenkään havainnoida, päin vastoin kuin mustat aukot, jotka ovat paikallisia. Mustia aukkoja voidaan havainnoida välillisesti, niiden lähellä olevien tähtien tai massojen liikeiden perusteella, mutta pimeän aineen havainnointi lienee mahdottomuus, siitä voidaan vain spekuloida.

Vierailija

Pimeätä ainetta ja energiaa voidaan toki välillisesti havainnoida niiden aiheuttaman garvitaatiovaikutuksen ja poistovoiman myötä. Se saattaa hyvinkin pitää paikkansa, että pimeä ja tavallinen aine ei pitkään viihdy yhdessä. Tämä ns. separointiteoria saa tukea viimeaikaisista havainnoista pimeän aineen ympäröimistä galaksijoukoista. Tässä erä kuva joukostaCl0024+17:

Mitä tulee siihen avaruuden laakeuteen, niin se ei tosiaankaan vielä tarkoita äärettömyyttä. Meidän 3D-maailmassahan myös esim. torus on laakea mutta ulottuvuuksiltaan äärellinen (siis munkkirinkilä). Avaruus voisi siis laakeana olla myös hypertoruksen kaltainen. Ja tietenkiin voisi edelleenkin kyseessä olla jonkinsortin multiversumi kuplamaailmankaikkeuksineen.

Vierailija

Kiitos tarkennuksesta, Snaut. Voihan olla niinkin, että pimeän aineen/energian tutkiseen löydetään "konstit", koska kysymyksessä on suhteellisen uusi käsite kosmologiassa.

Vierailija
Tarkkailija
Kiitos tarkennuksesta, Snaut. Voihan olla niinkin, että pimeän aineen/energian tutkiseen löydetään "konstit", koska kysymyksessä on suhteellisen uusi käsite kosmologiassa.

Oikeastaan pimeän aineen tutkimuksen historia ulottuu jo 1930-luvulle. Tuolloin astrofyysikko Fritz Zwicky osoitti, etteivät galaksijoukot voi pysyä koossa pelkän näkyvän aineen painovoiman avulla. Pimeä aine on edelleenkin aktiivisen tutkimuksen kohteena ja tavalliseen aineeseen perustuvat selitykset puuttuvalle massalle (mustat aukot, ruskeat kääpiöt jne..) on suljettu matkan varrella pois selityksenä havainnoille. Ensimmäinen pimeän aineen olemassaolon suoraan varmistanut havainto tehtiin Chandra-röngtensatelliitilla ja Hubblella: http://chandra.harvard.edu/photo/2006/1e0657/
Tässä vielä löytöön liittyvä paperi: http://chandra.harvard.edu/photo/2006/1e0657/media/paper.pdf

Pimeän aineen luonteesta on olemassa kilpailevia malleja, näistä kylmä pimeä aine vaikuttaisi nykytiedon valossa selitysvoimaisimmalta ja yhtenäisimmältä mallilta.

Muita mahdollisesti pimeään aineeseen liittyviä havaintoja ovat mm. arvoituksellinen 511 keV säteily Linnunradan keskustan pullistuman alueella ja WMAPin mittauksissa näkyvä nk. "wmap usva" - pieni mikroaaltosäteilyn ylimäärä samalla suunnalla. Esimerkiksi seuraava uunituore tutkimus pyrkii selittämään nuo havainnot ja pimeän aineen luonteen havaintojen valossa sekä antaa ennusteen tulevista havainnoista mikäli heidän mallinsa pitää paikkansa:

Remarkably, the intensity and spectrum of the emitted thermal radiation are consistent with – and could entirely explain – the so-called “wmap haze”: a diffuse microwave excess observed from the core of our galaxy. This provides another strong constraint of our proposal, and a remarkable non-trivial validation. If correct, our proposal identifies the nature of the dark matter, explains baryogenesis, and provides a means to directly probe the matter distribution in our Galaxy by analyzing several different types of diffuse emissions.

WMAP Haze: Directly Observing Dark Matter?
Michael McNeil Forbes, Ariel R. Zhitnitsky
http://arxiv.org/abs/0802.3830

Barbaari
Seuraa 
Viestejä13621
Liittynyt4.10.2007
Kalendae
Barbaari
Punainen on siis se lämmin alue, elikkä se massa mistä galaksijoukot syntyivät, mutta tuo sininen alue viileää. Eli siinä on vähemmän ainetta sekä mahdollisesti siinä syntyi ainetta vähän myöhemmin.



Eikö tilanne itse asiassa ole päinvastoin: kylmemmillä (sinisillä) alueilla ole enemmän ainetta. Tämä massa synnyttää "painovoimakuopan". Säteily noustessaan tästä kuopasta menettää energiaa ja näyttää siten viileämmältä. Siellä missä materiaa on enemmän menettää säteily enemmän energiaa kuin alueilla missä materiaa on keskimääräistä (hieman) vähemmän.



Olen ollut siinä uskossa että se alue mikä muodosti materian aikaisemmin (siis alue millä on materiaa) niin tavallaan vapautti säteilyn aikaisemmin nuoremmasta maailmankaikkeudesta jolloin se oli lämpimämpi. Ja siksi se näyttäisi cosmic background mappeissa aavistuksen lämpimämmältä.

Uskon toki sinua jos kukaan ei korjaa.

Kalendae
Barbaari
Koska on havaittu eräitä galakseja jotka koostuvat lähes pelkästään pimeästä aineesta niin on kaksi vaihtoehtoa. Joko ne ovat syntyneet maailmankaikkeuden jälkeen koska eivät ole keränneet ympärillensä tavallista ainetta joka näkyisi. Koska maailmankaikkeus menneisyydessä lienee ollut nykyistä tiheämpi ja pienempi. Tämä siis sotisi klassista fysiikkaa vastaan. (ehkä voisi selittää kuitenkin Hawkingin aavebraaneilla tai jotenkin muuten)

Kysyin joskus tätä aikaisemminkin ja saamani mielekkäämmän vastauksen mukaan pimeä aine ja tavallinen aine ei yleensä esiinny yhdessä.




Onko näin? Olen kuvitellut lukemieni juttujen (ks. esim. http://heritage.stsci.edu/2008/07/caption.html) perusteella tilanteen olevan niin, että materia ja pimeä aine viihtyvät kyllä keskenään. Sitten näistä "pimeistä" galakseista, joita on kaiketi kyllä löytynyt, on tilanne sellainen, ettei niissä ole ollut (juurikaan?) tähtiä tuottamssa valoa. Jos galaksi koostuu kylmästä kaasusta ja pölystä, kuvittelisin sellaisen järjestelmän näkemisen olevan melko haastava homma.



Niin, pimeän aineen olemassaolohan pääteltiin ensimmäistä kertaa näkyvien galaksien pyörimisestä. Mikäli koostuvat vain normaalista näkyvästä aineesta niin galaksit eivät välttämättä muodostuisi näin, eivätkä pyörisi niin nopeasti.

Kalendae
Barbaari

Tarkoittaako se että kun tämä selitetään sillä että pimeä aine ja tavallinen aine pysyy erossa toisistaan niin että tämä sininen alue on pimeää ainetta. Pimeitä galakseja ja sen semmoista. Vaiko onko se pelkkää tyhjyyttä...



Ei, kuten edellä sanoin sinisellä alueella on vain enemmän roinaa kuin punaisella alueella.



Niinhän se taitaa olla.

Kalendae
Barbaari
Kuinka iso alue on tuossa kuvassa? Siis kuinka vanha maailmankaikkeus oli tuolloin ja kuinka kauas se on ehtinyt laajeta, saisi jotain suhteellisuutta tähänkin kuvaan.



Jos tarkoitat tuota spin0 jutussa ollutta taustasäteilyn lämpötilaerokuvaa, niin se kattaa koko taivaanpallon. Maailmankaikkeuden ikä oli tuolloin, lainaten spin0 jutun kohta numeroa 3:a, noin 376 000 vuotta vanha.



Ihan maallisia kyselen. Maailmankaikkeuden koko on tuolloinkin ollut ääreellinen, vaikkakin yhtä rajaton kuin nykyään. Onko laskettu kuinka iso se tuossa vaiheessa on ollut eli kuinka kauas se on ehtinyt laajeta. Täytyyhän kartassa olla jonkinlainen mittakaava millaisen alueen se kattaa. Käsitän että se on koko taivaanpallo, mutta kun menneisyydessä maailmankaikkeus on ollut pienempi mitä se on nykyään joten kuinka monta valovuotta on esimerkiksi tämän taivaanpallon päiväntasaaja. Eli tuon kuvan halkaisija.

Kalendae
Barbaari
Tässähän ei tietenkään näy oman galaksijoukkomme jälkeä taustasäteilyssä. Eihän?

Mielestäni yksi tähtitieteen ihmeellisimmistä kuvista.




Näistä kuvista pitäisi olla kaikki ylimääräinen häiriö poistettu, olipa se sitten omasta galaksistamme tulevaa lämpösäteilyä tai galaksiryhmästämme/joukostamme tulevaa. Eli kuvassa pitäisi olla todelakin pelkkää "3 K"-taustasäteilyn omaa kohinaa.
Vierailija

Asiasta toiseen eli offtopiciin.

Kalendae, kysymys:

Sinulla siis taitaa olla se Meeusin kirja Mathematical Astronomy Morsels. Voisitko vilkaista siitä mitä hän sanoo liittyen jo aiemmin keskustelemaamme talvipäivänseisauksen Aurinkoon ja Linnunrataan. Luullakseni hän on laskenut, että talvipäivänseisauksen meridiaani ohitti galaksin tason huhtikuussa 1997. Voisitko varmistaa tuon kirjasta?

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005

Barbaari ja Kalendae ihmettelevät, ovatko WMAP-kartan punaiset alueet aineen tihentymiä vai harventumia. Käsittääkseni ne ovat sekä että. Nämä häiriöalueet voidaan jakaa kahteen luokkaan niiden koon mukaan. Taustasäteilyhän on peräisin noin 376 000 vuotta vanhasta maailmankaikeudesta. Jos häiriöalue on suurempi kuin L = matka jonka vuorovaikutukset ovat ehtineet kulkea siihen mennessä, ei häiriön osat "tiedä" toisistaan. Tällöin tiheämmästä alueesta lähtevät fotonit ovat joutuneet kiipeämään gravitaatiopotentiaalissa ja ja ovat siis keskimäärää kylmempiä (sinisiä)
Sen sijaan L:ää pienemmässä mitassa aine on jo ehtinyt värähdellä (akustisia aaltoja) Jos tällöin syntyy aineen tihentymä, niin se kuumenee puristusvaiheessa eli näkyy kartalla punaisena.
L:ää suuremmat tihentymät olisivat siis sinisen puolella, mikäli ei esitetä mekanismia, joka olisi ne lämmittänyt (kvanttifluktuaatiot inflaatiovaiheessa?)
Jos pimeällä aineella on jokin outo piirre, jota ei ole osattu arvata, niin taustasäteilyn synty voisi mennä toisinkin.
Käsittääkseni WMAP tulosten analysointi sisältää joitakin oletuksia, aivan suoraan esitettyjä tuloksia ei saada.

Vierailija
spin0
Asiasta toiseen eli offtopiciin.

Kalendae, kysymys:

Sinulla siis taitaa olla se Meeusin kirja Mathematical Astronomy Morsels. Voisitko vilkaista siitä mitä hän sanoo liittyen jo aiemmin keskustelemaamme talvipäivänseisauksen Aurinkoon ja Linnunrataan. Luullakseni hän on laskenut, että talvipäivänseisauksen meridiaani ohitti galaksin tason huhtikuussa 1997. Voisitko varmistaa tuon kirjasta?

Minulla on kaikki kolme kirjaa. Mitä tulee tuohon talvipäivänseisauspisteen osumiseen galaktiselle ekvaattorille niin Meeusin mukaan tämä tapahtui toukokuussa 1998. (Lähde: Meeus: Mathematical Astronomy Morsels, luku 48, s. 301-303).

Vierailija
Kalendae
Minulla on kaikki kolme kirjaa. Mitä tulee tuohon talvipäivänseisauspisteen osumiseen galaktiselle ekvaattorille niin Meeusin mukaan tämä tapahtui toukokuussa 1998. (Lähde: Meeus: Mathematical Astronomy Morsels, luku 48, s. 301-303).

Kiitos!

Eli tuonkin tiedon mukaan talvipäivänseisauksen Aurinko oli lähimpänä Linnunradan ekvaattoria 21.12.1997, ei 1998 kuten olen joiltain sivuilta lukenut.

Vierailija
spin0
Kalendae
Minulla on kaikki kolme kirjaa. Mitä tulee tuohon talvipäivänseisauspisteen osumiseen galaktiselle ekvaattorille niin Meeusin mukaan tämä tapahtui toukokuussa 1998. (Lähde: Meeus: Mathematical Astronomy Morsels, luku 48, s. 301-303).

Kiitos!

Eli tuonkin tiedon mukaan talvipäivänseisauksen Aurinko oli lähimpänä Linnunradan ekvaattoria 21.12.1997, ei 1998 kuten olen joiltain sivuilta lukenut.

Tuolta verkosta löytyi tällainen sivu: http://www.the-big-meow.com/research/on ... ne.htm.htm, jossa väitetään USNOn laskeneen em. päivämääräksi 27.10.1998. Olen yrittänyt etsiä tästä tarkempaa tietoa, mutta USNOn sivuilta ei ainakaan (vielä) löytynyt. Tämä tieto jää nyt roikkumaan yhden lähteen varaan.

Vierailija
Kalendae
Spin0
Eli tuonkin tiedon mukaan talvipäivänseisauksen Aurinko oli lähimpänä Linnunradan ekvaattoria 21.12.1997, ei 1998 kuten olen joiltain sivuilta lukenut.



Tuolta verkosta löytyi tällainen sivu: http://www.the-big-meow.com/research/on ... ne.htm.htm, jossa väitetään USNOn laskeneen em. päivämääräksi 27.10.1998. Olen yrittänyt etsiä tästä tarkempaa tietoa, mutta USNOn sivuilta ei ainakaan (vielä) löytynyt. Tämä tieto jää nyt roikkumaan yhden lähteen varaan.

Olen törmännyt toisaalla juuri samaan mainintaan, mutta en ole löytänyt sille minäkään USNOn omilta sivuilta vahvistusta. Jos tuo lokakuu pitää paikkansa, niin silloin lähin talvipäivänseisaus olisikin ollut vuonna 1998. Mutta tällä hetkellä Meeus on tässä asiassa luotettavampi lähde kuin lähdeviitteettömät webbisivut. Toisaalta tässä on koko tapahtuma lähtökohtaisestikin vähän epätarkka, sillä kumpikaan talvipäivänseisaus ei kuitenkaan osu kohdalleen. Tekisi mieli sanoa, että tietyllä tarkkuudella kumpikin käy

Uusimmat

Suosituimmat