Wat is de kosmische achtergrondstraling van microgolven?

Erik M. Leitch van de Universiteit van Chicago legt uit.

De kosmische microgolfachtergrondstraling, of kortweg CMB, is een zwakke gloed van licht die het universum vult en vanuit elke richting op aarde valt met een bijna uniforme intensiteit. Het is de restwarmte van de schepping – de nagloed van de oerknal – die de afgelopen 14 miljard jaar door de ruimte stroomt als de warmte van een door de zon opgewarmde rots, die s nachts opnieuw wordt uitgestraald.

Sinds het begin van de twintigste eeuw, hebben twee concepten de manier veranderd waarop astronomen denken over het observeren van het universum. De eerste is dat het fantastisch groot is; het deel van het universum dat vandaag zichtbaar is, is een bol met een straal van bijna 15 miljard lichtjaar, en dat is, naar wij geloven, slechts het topje van de ijsberg. De tweede is dat licht met een vaste snelheid reist. Een eenvoudig gevolg van deze ideeën is dat als je naar steeds verder weg gelegen objecten kijkt, je steeds verder terug in de tijd kijkt – soms zelfs heel ver terug. Als je bijvoorbeeld Jupiter aan de nachtelijke hemel ziet schijnen, “kijken ongeveer een uur terug in de tijd, terwijl het licht van verre sterrenstelsels dat vandaag door telescopen wordt opgevangen miljoenen jaren geleden werd uitgezonden.

De CMB is het oudste licht dat we kunnen zien – het verst terug beide in tijd en ruimte die we kunnen zoeken. Dit licht vertrok meer dan 14 miljard jaar geleden op zijn reis, lang voordat de aarde of zelfs onze melkweg bestond. Het is een overblijfsel uit de kindertijd van het universum, een tijd waarin het niet de koude donkere plaats was die het nu is, maar in plaats daarvan een vuurstorm van straling en elementaire deeltjes was. De bekende objecten die ons vandaag omringen – sterren, planeten, melkwegstelsels en dergelijke – uiteindelijk samengesmolten uit deze deeltjes terwijl het universum zich uitbreidde en afkoelde.

Deze reststraling is cruciaal voor de studie van de kosmologie omdat ze de fossiele afdruk van die deeltjes draagt, een patroon van minuscule intensiteitsvariaties waaruit we de vitale statistieken van het universum kunnen ontcijferen, zoals het identificeren van een verdachte aan de hand van zijn vingerafdruk.

Toen dit kosmische achtergrondlicht miljarden jaren geleden werd vrijgegeven, was het zo heet en helder als het oppervlak van een ster. Door de uitdijing van het universum is de ruimte sindsdien echter met een factor duizend uitgerekt. De golflengte van het licht is mee uitgerekt tot in het microgolfgedeelte van het elektromagnetische spectrum, en de CMB is afgekoeld tot zijn huidige tijd. -dag temperatuur e, iets dat de veredelde thermometers, bekend als radiotelescopen, registreren op ongeveer 2,73 graden boven het absolute nulpunt.
Antwoord oorspronkelijk gepost op 13 oktober 2003.