W jaki sposób promieniowanie tła CBR potwierdza teorię Wielkiego Wybuchu?

Pytanie

Pyta Arkadius

W jaki sposób promieniowanie tła CBR potwierdza , a nie zaprzecza teorii Wielkiego Wybuchu, skoro na jego mapie widzimy wyłącznie powolną koncentrację chmury wodoru, zamiast ekspansji? Który z etapów modelu Wielkiego Wybuchu przewiduje wyłącznie fazę kondensacji?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Na mapie CBR widzimy odchylenia natężenia promieniowania tła od jednorodności. Odchylenia te są na poziomie jednej stutysięcznej. Podstawowa informacja jest więc taka, że Wszechświat był bardzo jednorodny w momencie rekombinacji, tj. utworzenia się z atomów wodoru i helu z protonów, cząstek alfa i elektronów.

Podstawową obserwacją, z której wyciągnięto wniosek o rozszerzaniu się Wszechświata, jest przesunięcie ku czerwieni linii widmowych odległych galaktyk. Przesunięcie to jest w przybliżeniu proporcjonalne do odległości danej galaktyki od nas. Obserwacja ta potwierdziła przewidywania Ogólnej Teorii Względności, które mówią, że wypełniony materią Wszechświat musi albo rozszerzać się albo kurczyć. Gdyby się kurczył, linie widmowe przesunięte byłyby ku fioletowi, a nie ku czerwieni.

Widmo promieniowania CBR jest bardzo dobrze zgodne z widmem ciała doskonale czarnego o temperaturze około 2.7 K, podczas gdy rekombinacja wodoru i helu zachodzi w temperaturze 4000 K. Zmniejszenie temperatury promieniowania nastąpiło na skutek bardzo dużego przesunięcia ku czerwieni. Dlatego również CBR potwierdza fakt rozszerzania się Wszechświata. Bardzo niewielkie niejednorodności widoczne na mapie CBR obrazują niewielkie fluktuacje gęstości materii w momencie rekombinacji.