सीएमबी विकिरण
एक्स्ट्रागैलेक्टिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड रेडिएशन 500 मेगाहर्ट्ज से 500 गीगाहर्ट्ज तक की आवृत्ति रेंज में होता है, जो 60 सेमी से 0.6 मिमी तक तरंग दैर्ध्य से मेल खाता है। यह पृष्ठभूमि विकिरण उन प्रक्रियाओं के बारे में जानकारी देता है जो ब्रह्मांड में आकाशगंगाओं, क्वासरों और अन्य वस्तुओं के निर्माण से पहले हुई थीं। यह विकिरण, जिसे अवशेष कहा जाता है, 1965 में खोजा गया था, हालांकि इसकी भविष्यवाणी 40 के दशक में जॉर्ज गामो द्वारा की गई थी और दशकों तक खगोलविदों द्वारा अध्ययन किया गया था।
फैलते ब्रह्मांड में, पदार्थ का औसत घनत्व समय पर निर्भर करता है - अतीत में यह अधिक था। हालांकि, विस्तार के दौरान, न केवल घनत्व में परिवर्तन होता है, बल्कि पदार्थ की ऊष्मीय ऊर्जा भी होती है, जिसका अर्थ है कि विस्तार के प्रारंभिक चरण में ब्रह्मांड न केवल घना था, बल्कि गर्म भी था। नतीजतन, हमारे समय में एक अवशिष्ट विकिरण होना चाहिए जिसका स्पेक्ट्रम बिल्कुल ठोस शरीर के स्पेक्ट्रम के समान हो, और यह विकिरण अत्यधिक समस्थानिक होना चाहिए। 1964 में, ए.ए. पेनज़ियास और आर. विल्सन ने एक संवेदनशील रेडियो एंटीना का परीक्षण करते हुए, एक बहुत ही कमजोर पृष्ठभूमि वाले माइक्रोवेव विकिरण की खोज की, जिससे वे किसी भी तरह से छुटकारा नहीं पा सके। इसका तापमान 2.73 K निकला, जो अनुमानित मान के करीब है। यह आइसोट्रॉपी अध्ययनों पर प्रयोगों से दिखाया गया था कि माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण का स्रोत आकाशगंगा के अंदर स्थित नहीं हो सकता है, तब से आकाशगंगा के केंद्र की ओर विकिरण की एकाग्रता को देखना होगा। विकिरण का स्रोत सौर मंडल के अंदर भी नहीं पाया जा सका। विकिरण की तीव्रता में दैनिक परिवर्तन देखा जाएगा। इस वजह से, इस पृष्ठभूमि विकिरण की एक्सट्रागैलेक्टिक प्रकृति के बारे में एक निष्कर्ष निकाला गया था। इस प्रकार, एक गर्म ब्रह्मांड की परिकल्पना को एक अवलोकन आधार प्राप्त हुआ।
सीएमबी की प्रकृति को समझने के लिए, उन प्रक्रियाओं की ओर मुड़ना आवश्यक है जो ब्रह्मांड के विस्तार के शुरुआती चरणों में हुई थीं। आइए देखें कि विस्तार प्रक्रिया के दौरान ब्रह्मांड में भौतिक स्थितियां कैसे बदलीं।
अब अंतरिक्ष के प्रत्येक घन सेंटीमीटर में लगभग 500 कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड फोटोन होते हैं, और इस मात्रा में बहुत कम पदार्थ होता है। चूंकि विस्तार की प्रक्रिया में फोटॉनों की संख्या से बेरोनों की संख्या का अनुपात संरक्षित है, लेकिन रेडशिफ्ट के कारण ब्रह्मांड के विस्तार के दौरान फोटॉन की ऊर्जा समय के साथ घट जाती है, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि कुछ समय में विगत में विकिरण का ऊर्जा घनत्व पदार्थ के कणों के ऊर्जा घनत्व से अधिक था। इस समय को ब्रह्मांड के विकास में विकिरण अवस्था कहा जाता है। विकिरण चरण की विशेषता पदार्थ और विकिरण के तापमान की समानता थी। उन दिनों विकिरण ने ब्रह्मांड के विस्तार की प्रकृति को पूरी तरह से निर्धारित कर दिया था। ब्रह्मांड के विस्तार की शुरुआत के लगभग दस लाख साल बाद, तापमान कई हजार डिग्री तक गिर गया और इलेक्ट्रॉनों का पुनर्संयोजन हुआ, जो पहले मुक्त कण थे, प्रोटॉन और हीलियम नाभिक के साथ, यानी। परमाणुओं का निर्माण। ब्रह्मांड विकिरण के लिए पारदर्शी हो गया है, और यह वह विकिरण है जिसे अब हम ग्रहण करते हैं और अवशेष कहते हैं। सच है, उस समय से, ब्रह्मांड के विस्तार के कारण, फोटॉनों ने अपनी ऊर्जा को लगभग 100 गुना कम कर दिया है। आलंकारिक रूप से बोलना, अवशेष विकिरण क्वांटा "अंकित" पुनर्संयोजन का युग है और सुदूर अतीत के बारे में प्रत्यक्ष जानकारी रखता है।
पुनर्संयोजन के बाद, विकिरण की परवाह किए बिना पहली बार मामला स्वतंत्र रूप से विकसित होना शुरू हुआ, और इसमें घनत्व दिखाई देने लगा - भविष्य की आकाशगंगाओं और उनके समूहों के भ्रूण। यही कारण है कि अवशेष विकिरण के गुणों का अध्ययन करने के प्रयोग - इसके स्पेक्ट्रम और स्थानिक उतार-चढ़ाव - वैज्ञानिकों के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं। उनके प्रयास व्यर्थ नहीं थे: 90 के दशक की शुरुआत में। रूसी अंतरिक्ष प्रयोग "Relikt-2" और अमेरिकी "कोबे" ने आकाश के पड़ोसी वर्गों के अवशेष विकिरण के तापमान में अंतर की खोज की, और औसत तापमान से विचलन केवल प्रतिशत का एक हजारवां हिस्सा है। ये तापमान भिन्नताएं पुनर्संयोजन युग के दौरान औसत मूल्य से पदार्थ घनत्व के विचलन के बारे में जानकारी लेती हैं। पुनर्संयोजन के बाद, ब्रह्मांड में पदार्थ लगभग समान रूप से वितरित किया गया था, और जहां घनत्व औसत से कम से कम थोड़ा अधिक था, आकर्षण अधिक मजबूत था। यह घनत्व भिन्नता थी जो बाद में ब्रह्मांड, आकाशगंगाओं के समूहों और अलग-अलग आकाशगंगाओं में देखी गई बड़े पैमाने की संरचनाओं के निर्माण का कारण बनी। आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, पहली आकाशगंगाओं को एक ऐसे युग में बनना चाहिए था जो 4 से 8 तक रेडशिफ्ट के अनुरूप हो।
क्या पुनर्संयोजन से पहले के युग में और आगे देखने का कोई मौका है? पुनर्संयोजन के क्षण तक, यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण का दबाव था जिसने मुख्य रूप से गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र बनाया, जिसने ब्रह्मांड के विस्तार को धीमा कर दिया। इस स्तर पर, तापमान विस्तार की शुरुआत के बाद से बीत चुके समय के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती में भिन्न होता है। आइए प्रारंभिक ब्रह्मांड के विस्तार के क्रमिक विभिन्न चरणों पर विचार करें।
लगभग 1013 केल्विन के तापमान पर, ब्रह्मांड में विभिन्न कणों और एंटीपार्टिकल्स के जोड़े पैदा हुए और नष्ट हो गए: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, मेसॉन, इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो, आदि। जब तापमान 5 * 1012 K तक गिर गया, तो लगभग सभी प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का सत्यानाश हो गया। , विकिरण क्वांटा में बदलना; केवल वे जिनके लिए "पर्याप्त नहीं थे" एंटीपार्टिकल्स बने रहे। यह इन "अतिरिक्त" प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से है जो आधुनिक अवलोकनीय ब्रह्मांड के पदार्थ में मुख्य रूप से शामिल हैं।
Т = 2*1010 K पर सभी मर्मज्ञ न्यूट्रिनो ने पदार्थ के साथ बातचीत करना बंद कर दिया - उस क्षण से "अवशेष न्यूट्रिनो पृष्ठभूमि" बनी रहनी चाहिए, जिसे भविष्य के न्यूट्रिनो प्रयोगों के दौरान पता लगाया जा सकता है।
ब्रह्मांड के विस्तार की शुरुआत के बाद पहले सेकंड में जो कुछ भी कहा गया है वह सुपरहाई तापमान पर हुआ। ब्रह्मांड के "जन्म" के क्षण के कुछ सेकंड बाद, प्राथमिक न्यूक्लियोसिंथेसिस का युग शुरू हुआ, जब ड्यूटेरियम, हीलियम, लिथियम और बेरिलियम के नाभिक का निर्माण हुआ। यह लगभग तीन मिनट तक चला, और इसका मुख्य परिणाम हीलियम नाभिक (ब्रह्मांड के संपूर्ण पदार्थ के द्रव्यमान का 25%) का गठन था। शेष तत्व, हीलियम से भारी, पदार्थ का एक नगण्य हिस्सा बना - लगभग 0.01%।
न्यूक्लियोसिंथेसिस के युग के बाद और पुनर्संयोजन के युग (लगभग 106 वर्ष) से पहले, ब्रह्मांड का एक शांत विस्तार और ठंडा होना था, और फिर - शुरुआत के लाखों साल बाद - पहली आकाशगंगाएँ और तारे दिखाई दिए।
हाल के दशकों में, ब्रह्मांड विज्ञान और प्राथमिक कण भौतिकी के विकास ने सैद्धांतिक रूप से ब्रह्मांड के विस्तार की प्रारंभिक, "सुपरडेंस" अवधि पर विचार करना संभव बना दिया है। यह पता चला है कि विस्तार की शुरुआत में, जब तापमान अविश्वसनीय रूप से उच्च (1028 K से अधिक) था, ब्रह्मांड एक विशेष स्थिति में हो सकता है जिसमें यह त्वरण के साथ विस्तारित हुआ, और प्रति इकाई आयतन में ऊर्जा स्थिर रही। विस्तार के इस चरण को मुद्रास्फीति कहा जाता था। पदार्थ की ऐसी अवस्था एक शर्त के तहत संभव है - नकारात्मक दबाव। अल्ट्राफास्ट स्फीतिकारी विस्तार के चरण ने समय की एक छोटी अवधि को कवर किया: यह लगभग 10-36 सेकेंड के समय तक समाप्त हो गया। यह माना जाता है कि पदार्थ के प्राथमिक कणों का वास्तविक "जन्म" जिस रूप में हम उन्हें जानते हैं, वह मुद्रास्फीति के चरण के अंत के ठीक बाद हुआ और यह काल्पनिक क्षेत्र के पतन के कारण हुआ। उसके बाद जड़ता से ब्रह्मांड का विस्तार होता रहा।
एक मुद्रास्फीति ब्रह्मांड की परिकल्पना ब्रह्माण्ड विज्ञान में कई महत्वपूर्ण प्रश्नों का उत्तर देती है, जो हाल ही में जब तक अकथनीय विरोधाभास माना जाता था, विशेष रूप से, ब्रह्मांड के विस्तार के कारण का प्रश्न। यदि अपने इतिहास में ब्रह्मांड वास्तव में एक बड़े नकारात्मक दबाव के युग से गुजरा है, तो गुरुत्वाकर्षण अनिवार्य रूप से आकर्षण नहीं, बल्कि भौतिक कणों का पारस्परिक प्रतिकर्षण होगा। और इसका मतलब है कि ब्रह्मांड तेजी से, विस्फोटक रूप से विस्तार करना शुरू कर दिया। बेशक, मुद्रास्फीति ब्रह्मांड का मॉडल केवल एक परिकल्पना है: यहां तक कि इसके पदों के अप्रत्यक्ष सत्यापन के लिए भी ऐसे उपकरणों की आवश्यकता होती है, जो अभी तक नहीं बनाए गए हैं। हालाँकि, अपने विकास के प्रारंभिक चरण में ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार का विचार आधुनिक ब्रह्मांड विज्ञान में मजबूती से स्थापित हो गया है।
प्रारंभिक ब्रह्मांड की बात करें तो, हम अचानक सबसे बड़े ब्रह्मांडीय पैमानों से माइक्रोवर्ल्ड के क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाते हैं, जिसे क्वांटम यांत्रिकी के नियमों द्वारा वर्णित किया गया है। विशाल खगोलीय प्रणालियों के भौतिकी के साथ प्राथमिक कणों और अति उच्च ऊर्जाओं का भौतिकी ब्रह्मांड विज्ञान में घनिष्ठ रूप से जुड़ा हुआ है। सबसे बड़ा और सबसे छोटा यहाँ एक दूसरे के साथ विलीन हो जाता है। यह हमारी दुनिया का अद्भुत सौंदर्य है, जो अप्रत्याशित अंतर्संबंधों और गहरी एकता से भरा है।
पृथ्वी पर जीवन की अभिव्यक्तियाँ अत्यंत विविध हैं। पृथ्वी पर जीवन का प्रतिनिधित्व परमाणु और पूर्व-परमाणु, एककोशिकीय और बहुकोशिकीय प्राणियों द्वारा किया जाता है; बहुकोशिकीय, बदले में, कवक, पौधों और जानवरों द्वारा दर्शाए जाते हैं। इनमें से कोई भी साम्राज्य विभिन्न प्रकारों, वर्गों, आदेशों, परिवारों, प्रजातियों, प्रजातियों, आबादी और व्यक्तियों को एकजुट करता है।
जीवित चीजों की सभी प्रतीत होने वाली अंतहीन विविधता में, जीवित चीजों के संगठन के कई अलग-अलग स्तरों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: आणविक, सेलुलर, ऊतक, अंग, ओटोजेनेटिक, जनसंख्या, प्रजातियां, बायोगोकेनोटिक, बायोस्फेरिक। अध्ययन में आसानी के लिए सूचीबद्ध स्तरों पर प्रकाश डाला गया है। यदि हम मुख्य स्तरों की पहचान करने की कोशिश करते हैं, तो पृथ्वी पर जीवन के संगठन के स्तर के रूप में अध्ययन के स्तर को इतना अधिक नहीं दर्शाते हैं, तो इस तरह के चयन के लिए मुख्य मानदंड को विशिष्ट प्राथमिक, असतत संरचनाओं और प्राथमिक घटनाओं की उपस्थिति के रूप में पहचाना जाना चाहिए। . इस दृष्टिकोण के साथ, यह आणविक-आनुवंशिक, ओटोजेनेटिक, जनसंख्या-प्रजातियों और बायोगोकेनोटिक स्तरों (एन.वी. टिमोफीव-रेसोव्स्की और अन्य) को एकल करने के लिए आवश्यक और पर्याप्त हो जाता है।
आणविक आनुवंशिक स्तर। इस स्तर के अध्ययन में, जाहिरा तौर पर, बुनियादी अवधारणाओं की परिभाषा के साथ-साथ प्राथमिक संरचनाओं और घटनाओं की पहचान में सबसे बड़ी स्पष्टता हासिल की गई है। आनुवंशिकता के क्रोमोसोमल सिद्धांत का विकास, उत्परिवर्तन प्रक्रिया का विश्लेषण, और क्रोमोसोम, फेज और वायरस की संरचना के अध्ययन से प्राथमिक आनुवंशिक संरचनाओं और उनसे संबंधित घटनाओं के संगठन की मुख्य विशेषताओं का पता चला। यह ज्ञात है कि इस स्तर पर मुख्य संरचनाएं (पीढ़ी से पीढ़ी तक प्रेषित वंशानुगत जानकारी के कोड) डीएनए हैं, कोड तत्वों में लंबाई में विभेदित - जीन बनाने वाले नाइट्रोजनस आधारों के ट्रिपल।
जीवन संगठन के इस स्तर पर जीन प्राथमिक इकाइयों का प्रतिनिधित्व करते हैं। जीन से जुड़ी मुख्य प्राथमिक घटनाओं को उनके स्थानीय संरचनात्मक परिवर्तन (म्यूटेशन) माना जा सकता है और उनमें संग्रहीत जानकारी को इंट्रासेल्युलर कंट्रोल सिस्टम में स्थानांतरित किया जा सकता है।
डीएनए पोलीमरेज़ एंजाइम की भागीदारी के साथ डीएनए डबल हेलिक्स के हाइड्रोजन बॉन्ड को तोड़कर मैट्रिक्स सिद्धांत के अनुसार कोवरिएंट रिडुप्लीकेशन होता है। फिर प्रत्येक स्ट्रैंड अपने लिए एक संबंधित थ्रेड बनाता है, जिसके बाद नए स्ट्रैंड्स एक दूसरे से पूरक रूप से जुड़े होते हैं। पूरक स्ट्रैंड्स के पाइरीमिडीन और प्यूरिन बेस डीएनए पोलीमरेज़ द्वारा एक दूसरे से हाइड्रोजन-बॉन्ड होते हैं। यह प्रक्रिया बहुत तेज होती है। इस प्रकार, एस्चेरिचिया कोलाई डीएनए की स्व-असेंबली, जिसमें लगभग 40 हजार बेस जोड़े होते हैं, को केवल 100 एस की आवश्यकता होती है। आनुवंशिक जानकारी को न्यूक्लियस से mRNA अणुओं द्वारा साइटोप्लाज्म से राइबोसोम में स्थानांतरित किया जाता है और वहां प्रोटीन संश्लेषण में शामिल होता है। एक जीवित कोशिका में हजारों अमीनो एसिड युक्त प्रोटीन 5-6 मिनट में संश्लेषित होता है, जबकि बैक्टीरिया में यह तेजी से होता है।
मुख्य नियंत्रण प्रणालियां, दोनों परिवर्तनीय पुनरुत्पादन और इंट्रासेल्युलर सूचना हस्तांतरण में, "मैट्रिक्स सिद्धांत" का उपयोग करती हैं, अर्थात। मैट्रिसेस हैं, जिसके आगे संबंधित विशिष्ट मैक्रोमोलेक्यूल्स निर्मित होते हैं। वर्तमान में, न्यूक्लिक एसिड की संरचना में एम्बेडेड कोड, जो कोशिकाओं में विशिष्ट प्रोटीन संरचनाओं के संश्लेषण में एक मैट्रिक्स के रूप में कार्य करता है, को सफलतापूर्वक डिक्रिप्ट किया जा रहा है। मैट्रिक्स प्रतिलिपि के आधार पर पुनरुत्पादन न केवल अनुवांशिक मानदंड को बरकरार रखता है, बल्कि इससे विचलन भी करता है, यानी। उत्परिवर्तन (विकासवादी प्रक्रिया का आधार)। जीवन संगठन के अन्य सभी स्तरों पर होने वाली जीवन घटनाओं की स्पष्ट समझ के लिए आणविक-आनुवंशिक स्तर का पर्याप्त सटीक ज्ञान एक आवश्यक शर्त है।
सामान्य पृष्ठभूमि ब्रह्मांड के घटकों में से एक। ईमेल मैग्न। विकिरण। आर आई। समान रूप से आकाशीय क्षेत्र में वितरित किया जाता है और लगभग तापमान पर एक बिल्कुल काले शरीर के थर्मल विकिरण की तीव्रता से मेल खाता है। 3K, ने आमेर की खोज की। वैज्ञानिक ए। पेन्ज़ियास और ... भौतिक विश्वकोश
रिलेट रेडिएशन, ब्रह्मांड को ब्रह्मांडीय विकिरण से भरता है, जिसका स्पेक्ट्रम लगभग 3 K के तापमान के साथ एक बिल्कुल काले शरीर के स्पेक्ट्रम के करीब है। यह लगभग आइसोट्रोपिक रूप से कई मिमी से दस सेमी तक की तरंगों पर मनाया जाता है। मूल... ... आधुनिक विश्वकोश
बैकग्राउंड कॉस्मिक रेडिएशन, जिसका स्पेक्ट्रम लगभग एक तापमान के साथ पूरी तरह से काले शरीर के स्पेक्ट्रम के करीब है। 3 K. यह कई मिमी से लेकर दसियों सेमी तक की तरंगों में देखा जाता है, लगभग आइसोट्रोपिक रूप से। अवशेष विकिरण की उत्पत्ति किसके विकास से जुड़ी है?... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश
पृष्ठभूमि विकिरण- पृष्ठभूमि ब्रह्मांडीय रेडियो उत्सर्जन, जो ब्रह्मांड के विकास के प्रारंभिक चरण में बना था। [GOST 25645.103 84] भौतिक स्थान की स्थिति। अंतरिक्ष एन अवशेष विकिरण ... तकनीकी अनुवादक की पुस्तिका
बैकग्राउंड कॉस्मिक रेडिएशन, जिसका स्पेक्ट्रम ब्लैक बॉडी के स्पेक्ट्रम के करीब है, जिसका तापमान लगभग 3 ° K है। यह तरंग दैर्ध्य पर कुछ मिलीमीटर से लेकर दस सेंटीमीटर तक, लगभग आइसोट्रोपिक रूप से मनाया जाता है। अवशेष विकिरण की उत्पत्ति ... ... विश्वकोश शब्दकोश
विद्युतचुंबकीय विकिरण जो ब्रह्मांड के अवलोकनीय भाग को भरता है (ब्रह्मांड देखें)। आर आई। ब्रह्मांड के विस्तार के शुरुआती चरण में ही अस्तित्व में था और इसके विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई; उसके अतीत के बारे में जानकारी का एक अनूठा स्रोत है... महान सोवियत विश्वकोश
सीएमबी विकिरण- (अव्य। अवशेष अवशेष से) ब्रह्मांड के विकास से जुड़े ब्रह्मांडीय विद्युत चुम्बकीय विकिरण, जिसने "बिग बैंग" के बाद अपना विकास शुरू किया; पृष्ठभूमि ब्रह्मांडीय विकिरण, जिसका स्पेक्ट्रम पूरी तरह से काले शरीर के स्पेक्ट्रम के करीब है ... ... आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान की शुरुआत
पृष्ठभूमि स्थान विकिरण, जिसका स्पेक्ट्रम बिल्कुल काले शरीर के स्पेक्ट्रम के करीब है, जिसका तापमान लगभग है। 3 के. कई से तरंगों पर देखा गया। मिमी से दस सेंटीमीटर, लगभग आइसोट्रोपिक रूप से। आर। की उत्पत्ति और। ब्रह्मांड के विकास के साथ जुड़े, अतीत में स्वर्ग के लिए ... ... प्राकृतिक विज्ञान। विश्वकोश शब्दकोश
थर्मल बैकग्राउंड कॉस्मिक रेडिएशन, जिसका स्पेक्ट्रम 2.7 K के तापमान के साथ बिल्कुल काले शरीर के स्पेक्ट्रम के करीब है। R. i की उत्पत्ति। ब्रह्मांड के विकास से जुड़ा हुआ है, जो सुदूर अतीत में एक उच्च तापमान और विकिरण घनत्व था ... ... खगोलीय शब्दकोश
ब्रह्माण्ड विज्ञान ब्रह्मांड की आयु बिग बैंग ब्रह्मांडीय दूरी अवशेष विकिरण राज्य के ब्रह्मांडीय समीकरण डार्क एनर्जी छिपे हुए द्रव्यमान फ्रीडमैन का ब्रह्मांड ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत कॉस्मोलॉजिकल मॉडल गठन ... विकिपीडिया
पुस्तकें
- तालिकाओं का एक सेट। ब्रह्मांड का विकास (12 टेबल्स), . 12 शीट का एजुकेशनल एल्बम. लेख - 5-8676-012। खगोलीय संरचनाएं। हबल कानून। फ्राइडमैन मॉडल। ब्रह्मांड के विकास की अवधि। प्रारंभिक ब्रह्मांड। प्राथमिक न्यूक्लियोसिंथेसिस। अवशेष...
- ब्रह्मांड विज्ञान, स्टीवन वेनबर्ग। नोबेल पुरस्कार विजेता स्टीवन वेनबर्ग द्वारा एक स्मारकीय मोनोग्राफ आधुनिक ब्रह्मांड विज्ञान में पिछले दो दशकों में हुई प्रगति के परिणामों का सार प्रस्तुत करता है। वह अद्वितीय है…
माइक्रोवेव बैकग्राउंड रेडिएशन (CMB)
- लौकिक लगभग के तापमान पर स्पेक्ट्रम की विशेषता वाले विकिरण। ZK; शॉर्टवेव रेडियो रेंज (सेंटीमीटर, मिलीमीटर और सबमिलीमीटर तरंगों पर) में ब्रह्मांड की पृष्ठभूमि विकिरण की तीव्रता को निर्धारित करता है। यह आइसोट्रॉपी की उच्चतम डिग्री की विशेषता है (तीव्रता सभी दिशाओं में लगभग समान है)। एम. एफ. का उद्घाटन और। (ए। पेनज़ियास, आर। विल्सन, 1965, यूएसए) ने तथाकथित की पुष्टि की। , ब्रह्मांड के विस्तार की आइसोट्रॉपी और बड़े पैमाने पर इसकी एकरूपता के बारे में विचारों के पक्ष में सबसे महत्वपूर्ण प्रायोगिक साक्ष्य दिया (देखें )।गर्म ब्रह्मांड के मॉडल के अनुसार, विस्तार करने वाले ब्रह्मांड के पदार्थ का अतीत में अब की तुलना में बहुत अधिक घनत्व और अत्यधिक उच्च तापमान था। पर टी> 10 8 K प्राथमिक, प्रोटॉन, हीलियम आयनों और इलेक्ट्रॉनों से युक्त, लगातार उत्सर्जित, बिखरने और फोटॉन को अवशोषित करने वाला, पूर्ण विकिरण में था। ब्रह्मांड के बाद के विस्तार के दौरान, प्लाज्मा और विकिरण का तापमान गिर गया। विस्तार के विशिष्ट समय के दौरान फोटॉन के साथ कणों की बातचीत में अब विकिरण स्पेक्ट्रम को विशेष रूप से प्रभावित करने का समय नहीं था (इस समय तक ब्रम्हस्त्राह्लुंग के संदर्भ में ब्रह्मांड एकता से बहुत कम हो गया था)। हालांकि, ब्रह्मांड के विस्तार के दौरान विकिरण और पदार्थ के बीच परस्पर क्रिया के अभाव में भी, ब्लैक-बॉडी रेडिएशन स्पेक्ट्रम ब्लैक-बॉडी ही रहता है, केवल विकिरण का तापमान घटता है। जबकि तापमान 4000 K से अधिक था, प्राथमिक पदार्थ पूरी तरह से आयनित था, फोटॉन की एक बिखरने वाली घटना से दूसरे में बहुत कम थी। 4000 K पर, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन उत्पन्न हुए, प्लाज्मा तटस्थ हाइड्रोजन और हीलियम परमाणुओं के मिश्रण में बदल गया, ब्रह्मांड विकिरण के लिए पूरी तरह से पारदर्शी हो गया। इसके आगे के विस्तार के क्रम में, विकिरण का तापमान गिरना जारी रहा, लेकिन विकिरण की काली-पिंड प्रकृति को एक अवशेष के रूप में, दुनिया के विकास की प्रारंभिक अवधि की "स्मृति" के रूप में संरक्षित किया गया था। यह विकिरण पहले 7.35 सेमी के तरंग दैर्ध्य पर और फिर अन्य तरंग दैर्ध्य (0.6 मिमी से 50 सेमी तक) पर खोजा गया था।
टेम्प-रा एम। एफ। और। 10% की सटीकता के साथ 2.7 K. Cf के बराबर निकला। इस विकिरण के फोटॉनों की ऊर्जा बहुत कम है - दृश्यमान प्रकाश के फोटॉनों की ऊर्जा से 3000 गुना कम, लेकिन एम। एफ के फोटॉनों की संख्या। और। बहुत बड़ा। ब्रह्मांड में प्रत्येक परमाणु के लिए, M. f के ~ 10 9 फोटॉन हैं। और। (औसत 400-500 फोटॉन प्रति 1 सेमी 3)।
एम। एफ के तापमान का निर्धारण करने के लिए प्रत्यक्ष विधि के साथ। और। - विकिरण स्पेक्ट्रम (देखें) में ऊर्जा वितरण वक्र के अनुसार, एक अप्रत्यक्ष विधि भी है - इंटरस्टेलर माध्यम में अणुओं के निम्न ऊर्जा स्तरों की जनसंख्या के अनुसार। एक फोटॉन एम एफ के अवशोषण पर। और। अणु मुख्य से चलता है उत्तेजित होने की स्थिति। विकिरण का तापमान जितना अधिक होता है, अणुओं को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा वाले फोटॉन का घनत्व उतना ही अधिक होता है, और उत्तेजित स्तर पर उनका अनुपात उतना ही अधिक होता है। उत्साहित अणुओं (समष्टि स्तर) की संख्या से उत्तेजक विकिरण के तापमान का अंदाजा लगाया जा सकता है। इस प्रकार, ऑप्टिकल के अवलोकन इंटरस्टेलर सायनोजेन (CN) की अवशोषण रेखाएँ दर्शाती हैं कि इसके निम्न ऊर्जा स्तर ऐसे भरे हुए हैं जैसे कि CN अणु तीन-डिग्री ब्लैक-बॉडी विकिरण क्षेत्र में हों। यह तथ्य स्थापित किया गया था (लेकिन पूरी तरह से समझा नहीं गया था) 1941 की शुरुआत में, M. f की खोज से बहुत पहले। और। प्रत्यक्ष अवलोकन।न तो सितारे और रेडियो आकाशगंगाएँ, न ही गर्म अंतर-आकाशगंगाएँ। गैस, और न ही तारे के बीच की धूल से दृश्य प्रकाश का पुन: उत्सर्जन, सेंट जॉन के पास आने वाले विकिरण का उत्पादन कर सकता है। और।: इस विकिरण की कुल ऊर्जा बहुत अधिक है, और इसका स्पेक्ट्रम या तो तारों के स्पेक्ट्रम या रेडियो स्रोतों के स्पेक्ट्रम जैसा नहीं है (चित्र 1)। यह, साथ ही आकाशीय क्षेत्र (छोटे पैमाने के कोणीय उतार-चढ़ाव) पर तीव्रता के उतार-चढ़ाव की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति, एम। एफ की ब्रह्मांड संबंधी, राहत देने वाली उत्पत्ति को साबित करती है। और।
एम। एफ। का उतार-चढ़ाव। और।
तीव्रता एम एफ में छोटे भेद का पता लगाना। और।, आकाशीय क्षेत्र के विभिन्न भागों से प्राप्त, पदार्थ में प्राथमिक गड़बड़ी की प्रकृति के बारे में कई निष्कर्ष निकालना संभव बनाता है, जिसके कारण बाद में आकाशगंगाओं और आकाशगंगाओं के समूहों का निर्माण हुआ। ब्रह्मांड में हाइड्रोजन के पुनर्संयोजन से पहले मौजूद पदार्थ के घनत्व में आयाम असमानताओं में नगण्य वृद्धि के परिणामस्वरूप आधुनिक आकाशगंगाओं और उनके समूहों का गठन किया गया था। किसी भी ब्रह्माण्ड संबंधी के लिए मॉडल, ब्रह्मांड के विस्तार के दौरान असमानताओं के आयाम के विकास के कानून को पा सकते हैं। यदि आप जानते हैं कि पुनर्संयोजन के समय पदार्थ की विषमता के आयाम क्या थे, तो आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि वे कितने समय तक बढ़ सकते हैं और लगभग एक हो सकते हैं। उसके बाद, औसत से बहुत अधिक घनत्व वाले क्षेत्रों को सामान्य विस्तार की पृष्ठभूमि से बाहर खड़ा होना चाहिए और आकाशगंगाओं और उनके समूहों को जन्म देना चाहिए। पुनर्संयोजन के क्षण में प्रारंभिक घनत्व विषमता के आयाम के बारे में केवल अवशेष विकिरण "बता" सकता है। चूंकि पुनर्संयोजन से पहले विकिरण कठोर रूप से पदार्थ (इलेक्ट्रॉनों में बिखरे हुए फोटॉन) से बंधा हुआ था, पदार्थ के स्थानिक वितरण में असमानताएं विकिरण ऊर्जा घनत्व में असमानता का कारण बनीं, अर्थात, विभिन्न घनत्व वाले ब्रह्मांड के क्षेत्रों में विकिरण तापमान में अंतर। जब, पुनर्संयोजन के बाद, पदार्थ विकिरण के साथ बातचीत करना बंद कर देता है और इसके लिए पारदर्शी हो जाता है, एम। एफ। और। पुनर्संयोजन अवधि के दौरान ब्रह्मांड में घनत्व असमानताओं के बारे में सभी जानकारी को संरक्षित करना था। यदि असमानता मौजूद है, तो एम। एफ का तापमान। और। अवलोकन की दिशा के आधार पर उतार-चढ़ाव होना चाहिए। हालांकि, अपेक्षित उतार-चढ़ाव का पता लगाने के प्रयोगों में अभी तक पर्याप्त उच्च सटीकता नहीं है। वे उतार-चढ़ाव मूल्यों पर केवल ऊपरी सीमा देते हैं। छोटे कोणीय पैमानों पर (चाप के एक मिनट से चाप के छह डिग्री तक), उतार-चढ़ाव 10 -4 K से अधिक नहीं होता है। M. f के उतार-चढ़ाव की खोज करता है। और। इस तथ्य से भी जटिल हैं कि पृष्ठभूमि के उतार-चढ़ाव में योगदान डिस्क्रीट कॉस्मिक द्वारा दिया जाता है। रेडियो स्रोत, पृथ्वी के वायुमंडल के विकिरण में उतार-चढ़ाव आदि। बड़े कोणीय पैमानों पर किए गए प्रयोगों से यह भी पता चला है कि एम. एफ. और। व्यावहारिक रूप से अवलोकन की दिशा पर निर्भर नहीं करता है: विचलन K से अधिक नहीं है। प्राप्त आंकड़ों ने प्रत्यक्ष के आधार पर अनुमान की तुलना में ब्रह्मांड के विस्तार के अनिसोट्रॉपी की डिग्री के अनुमान को 100 के कारक से कम करना संभव बना दिया है। "घटती" आकाशगंगाओं का अवलोकन।
एम एफ। और। "नई हवा" के रूप में।
एम एफ। और। आइसोट्रोपिक केवल तथाकथित में "घटती" आकाशगंगाओं से जुड़े समन्वय प्रणाली में। संदर्भ के आने वाले फ्रेम (यह फ्रेम ब्रह्मांड के साथ-साथ विस्तार कर रहा है)। किसी अन्य समन्वय प्रणाली में, विकिरण की तीव्रता दिशा पर निर्भर करती है। यह तथ्य M. f से जुड़ी समन्वय प्रणाली के सापेक्ष सूर्य की गति को मापने की संभावना को खोलता है। और। दरअसल, डॉपलर प्रभाव के कारण, एक गतिमान पर्यवेक्षक की ओर बढ़ने वाले फोटॉन में उसके साथ पकड़ने वालों की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है, इस तथ्य के बावजूद कि एम। एफ से जुड़ी प्रणाली में। यानी, उनकी ऊर्जा बराबर होती है। इसलिए, ऐसे पर्यवेक्षक के लिए विकिरण तापमान दिशा पर निर्भर करता है: , जहां टी 0 - सीएफ। आकाश विकिरण तापमान भर में, वि- प्रेक्षक की गति, - वेग सदिश और प्रेक्षण की दिशा के बीच का कोण।
इस विकिरण के क्षेत्र के सापेक्ष सौर मंडल की गति से जुड़े अवशेष विकिरण के द्विध्रुवीय अनिसोट्रॉपी को अब मजबूती से स्थापित किया गया है (चित्र 2): तारामंडल लियो की दिशा में, एम। एफ का तापमान। और। औसत से 3.5 mK ऊपर, और विपरीत दिशा में (कुंभ राशि का नक्षत्र) औसत से कम समान राशि से। नतीजतन, सूर्य (पृथ्वी के साथ) एम। एफ के सापेक्ष चलता है। और। लगभग की गति से। सिंह राशि की ओर 400 किमी/सेकंड। प्रेक्षणों की सटीकता इतनी अधिक है कि प्रयोगकर्ता सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की गति तय करते हैं, जो कि 30 किमी/सेकेंड है। आकाशगंगा के केंद्र के चारों ओर सूर्य के वेग के हिसाब से चुंबकीय क्षेत्र के सापेक्ष आकाशगंगा के वेग को निर्धारित करना संभव हो जाता है। और। यह 600 किमी/सेकंड है। सिद्धांत रूप में, एक ऐसी विधि है जो पृष्ठभूमि विकिरण (देखें) के सापेक्ष आकाशगंगाओं के समृद्ध समूहों के वेगों को निर्धारित करना संभव बनाती है।
स्पेक्ट्रम एम। एफ। और।
अंजीर पर। 1 एम। एफ पर मौजूदा प्रायोगिक डेटा दिखाता है। और। और 2.7 K के तापमान वाले एक बिल्कुल काले शरीर के संतुलन विकिरण के स्पेक्ट्रम में ऊर्जा वितरण का प्लैंक वक्र। प्रायोगिक बिंदुओं की स्थिति सैद्धांतिक के साथ अच्छी तरह से मेल खाती है। कुटिल। यह हॉट यूनिवर्स मॉडल की पुख्ता पुष्टि है।
ध्यान दें कि सेंटीमीटर और डेसीमीटर तरंगों की सीमा में, एम। एफ के तापमान का माप। और। रेडियो दूरबीनों का उपयोग कर पृथ्वी की सतह से संभव है। मिलीमीटर में और विशेष रूप से सबमिलीमीटर रेंज में, वातावरण का विकिरण एम। एफ की टिप्पणियों में हस्तक्षेप करता है। और।, इसलिए, माप ब्रॉडबैंड द्वारा किया जाता है, गुब्बारे (सिलेंडर) और रॉकेट पर स्थापित किया जाता है। एम। टी के स्पेक्ट्रम पर मूल्यवान डेटा। और। मिलीमीटर रेंज में गर्म सितारों के स्पेक्ट्रा में इंटरस्टेलर माध्यम के अणुओं की अवशोषण लाइनों के अवलोकन से प्राप्त किया गया था। पता चला कि मुख्य एम एफ की ऊर्जा घनत्व में योगदान। और। 6 से 0.6 मिमी तक विकिरण देता है, जिसका तापमान 3 K के करीब है। इस तरंग दैर्ध्य रेंज में, M. f का ऊर्जा घनत्व। और। \u003d 0.25 ईवी / सेमी 3।
बहुत से ब्रह्माण्ड संबंधी आकाशगंगाओं के निर्माण के सिद्धांत और सिद्धांत, जो पदार्थ और एंटीमैटर की प्रक्रियाओं पर विचार करते हैं, विकसित, बड़े पैमाने पर संभावित आंदोलनों का अपव्यय, प्राथमिक छोटे द्रव्यमानों का वाष्पीकरण, अस्थिर लोगों का क्षय, भविष्यवाणी का मतलब है। ब्रह्मांड के विस्तार के प्रारंभिक चरण में ऊर्जा का विमोचन। उसी समय, ऊर्जा का कोई भी रिलीज align="absmiddle" width="127" height="18"> स्टेज पर तब होता है जब M. f. और। 3 K से बदलकर, इसे अपने ब्लैकबॉडी स्पेक्ट्रम को विशेष रूप से विकृत करना चाहिए था। इस प्रकार, एम। एफ का स्पेक्ट्रम। और। ब्रह्मांड के तापीय इतिहास के बारे में जानकारी रखता है। इसके अलावा, यह जानकारी विभेदित हो जाती है: तीन विस्तार चरणों (K; 3T 4000 K) में से प्रत्येक में ऊर्जा जारी होती है। बहुत कम ऐसे ऊर्जावान फोटॉन हैं (उनकी कुल संख्या के ~ 10 -9)। इसलिए, तटस्थ परमाणुओं के गठन से उत्पन्न होने वाले पुनर्संयोजन विकिरण ने चुंबकीय क्षेत्र के स्पेक्ट्रम को दृढ़ता से विकृत कर दिया होगा। और। 250 माइक्रोन की तरंगों पर।पदार्थ आकाशगंगाओं के निर्माण के दौरान एक और ताप का अनुभव कर सकता है। स्पेक्ट्रम एम। एफ। और। इस मामले में भी परिवर्तन हो सकता है, क्योंकि गर्म इलेक्ट्रॉनों द्वारा अवशेष फोटॉनों के बिखरने से फोटॉन ऊर्जा बढ़ जाती है (देखें)। इस मामले में स्पेक्ट्रम के लघु-तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में विशेष रूप से मजबूत परिवर्तन होते हैं। एम। एफ के स्पेक्ट्रम के संभावित विरूपण को प्रदर्शित करने वाले वक्रों में से एक। मैं।, चित्र में दिखाया गया है। 1 (धराशायी वक्र)। एम। टी के स्पेक्ट्रम में उपलब्ध परिवर्तन। और। दिखाया कि ब्रह्मांड में पदार्थ का द्वितीयक ताप पुनर्संयोजन की तुलना में बहुत बाद में हुआ।
एम एफ। और। और लौकिक किरणें।
अंतरिक्ष किरणें (उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन और नाभिक; अल्ट्रा-रिलेटिवस्ट इलेक्ट्रॉन जो मीटर रेंज में हमारी और अन्य आकाशगंगाओं के रेडियो उत्सर्जन को निर्धारित करते हैं) सितारों और गैलेक्टिक नाभिकों में विशाल विस्फोटक प्रक्रियाओं के बारे में जानकारी लेते हैं, जहां वे पैदा होते हैं। जैसा कि यह निकला, ब्रह्मांड में उच्च-ऊर्जा कणों का जीवनकाल काफी हद तक एम। एफ के फोटॉन पर निर्भर करता है। और।, कम ऊर्जा वाले, लेकिन बहुत अधिक - ब्रह्मांड में परमाणुओं की तुलना में उनमें से एक अरब गुना अधिक हैं (यह अनुपात ब्रह्मांड के विस्तार की प्रक्रिया में संरक्षित है)। ब्रह्मांडीय इलेक्ट्रॉनों की टक्कर में। फोटॉनों के साथ किरणें एम। एफ। और। ऊर्जा और गति का पुनर्वितरण किया जाता है। फोटॉन की ऊर्जा कई गुना बढ़ जाती है, और रेडियो फोटॉन एक्स-रे फोटॉन में बदल जाता है। विकिरण, जबकि इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा नगण्य रूप से बदलती है। चूंकि यह प्रक्रिया कई बार दोहराई जाती है, इसलिए इलेक्ट्रॉन धीरे-धीरे सारी ऊर्जा खो देता है। उपग्रहों और रॉकेट रॉन्टजेन से देखा गया। इस प्रक्रिया के कारण पृष्ठभूमि विकिरण आंशिक रूप से प्रतीत होता है।
प्रोटॉन और सुपरहाई-एनर्जी नाभिक भी एम। एफ के फोटॉन की कार्रवाई के अधीन हैं। और।: उनके साथ टकराव में, नाभिक विभाजित होते हैं, और प्रोटॉन के साथ टकराव से नए कणों (इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े, -मेसन, आदि) का जन्म होता है। नतीजतन, प्रोटॉन की ऊर्जा तेजी से एक सीमा मूल्य तक घट जाती है, जिसके नीचे ऊर्जा और संवेग के संरक्षण के नियमों के अनुसार कणों का निर्माण असंभव हो जाता है। यह इन प्रक्रियाओं के साथ है कि अभ्यास जुड़ा हुआ है। अंतरिक्ष में अनुपस्थिति 10 20 eV की ऊर्जा के साथ-साथ भारी नाभिकों की एक छोटी संख्या वाले कणों के बीम।
अक्षर:
ज़ेल्डोविच वाई.बी., "हॉट" मॉडल ऑफ़ द यूनिवर्स, यूएफएन, 1966, वी. 89, सी. 4, पृ. 647; वेनबर्ग एस।, पहले तीन मिनट, ट्रांस। अंग्रेजी से, एम।, 1981।
जैसा कि पाठक शायद पहले ही देख चुके हैं, रेडियो खगोल विज्ञान का इतिहास इस तरह से विकसित हुआ है कि विज्ञान के इस क्षेत्र में सबसे महत्वपूर्ण खोजें संयोग से हुई हैं। अंतरिक्ष से पृथ्वी पर आने वाले विकिरण के असतत स्रोतों की जांस्की द्वारा आकस्मिक खोज से रेडियो खगोल विज्ञान की शुरुआत हुई थी। शोध करते समय
एक आकस्मिक, माध्यमिक, लेकिन अधिक महत्वपूर्ण परिणाम के रूप में रेडियो तरंगों की झिलमिलाहट की घटना, पल्सर की खोज की गई।
हमारे समय की एक और बड़ी खोज उन लोगों के लिए काफी अप्रत्याशित रूप से की गई थी जिन्होंने एक नई घटना की खोज की थी। 1965 में, पेनज़ियास और विल्सन, दो रेडियो विशेषज्ञ, बेल की ओर से, सबसे संवेदनशील रेडियो रिसीवरों में से एक की जांच की और सभी संभावित हस्तक्षेप के प्रभावों को समाप्त करने के लिए इसमें सुधार किया। जब, एक लंबे काम के बाद, वे इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि उन्होंने इस दिशा में सब कुछ किया है और रेडियो उत्सर्जन के स्थलीय स्रोतों के प्रभाव को पूरी तरह से नष्ट कर दिया जाना चाहिए, यह पता चला कि आकाश को निर्देशित प्राप्त करने वाला उपकरण प्राप्त करना जारी रखता है, हालांकि बहुत कमजोर, लेकिन निश्चित रूप से पंजीकृत रेडियो उत्सर्जन। इसकी ख़ासियत यह थी कि विकिरण की तीव्रता ने सभी दिशाओं के लिए लगभग सख्त स्थिरता दिखाई, अपवाद के साथ, निश्चित रूप से, जिसमें असतत ब्रह्मांडीय रेडियो उत्सर्जन सैडलर स्थित हैं।
की गई खोज का महत्व तब स्पष्ट हो गया जब आगे के अध्ययनों से पता चला कि तरंग दैर्ध्य पर आने वाले विकिरण का वितरण "ब्लैक बॉडी" के विकिरण से मेल खाता है। यह ऐसा है जैसे किसी पिंड के बहुत कम तापमान: 3 केल्विन (केल्विन) के कारण होता है। वीन के नियम के अनुसार (λ मी · T = 0.2897) इस तापमान पर अधिकतम विकिरण ऊर्जा लगभग 1 मिमी की तरंग दैर्ध्य पर पड़ती है।
दिशा (इसकी आइसोट्रॉपी) से ज्ञात रेडियो उत्सर्जन की तीव्रता की लगभग पूर्ण स्वतंत्रता से, यह इस प्रकार है कि ब्रह्मांड इस विकिरण से व्याप्त है, यह सितारों और आकाशगंगाओं के बीच के सभी स्थान को भरता है। 3 K के तापमान वाले बिल्कुल काले शरीर के लिए कानून के अनुसार स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का वितरण दर्शाता है कि यह विकिरण तारों, निहारिकाओं और आकाशगंगाओं का रूपांतरित विकिरण नहीं है, बल्कि एक स्वतंत्र पदार्थ है जो ब्रह्मांड के स्थान को भरता है। . इसलिए इसे पृष्ठभूमि विकिरण कहते हैं।
