Bëhuni drita e parë e universitit! Shpjegimi shkencor i fonit kozmik të mikrovalëve

Para 13,800 milionë vjetësh universi u krijua nga një shpërthim energjie dhe materie të quajtur Big Bang. Edhe pse ky ngjarje ndodhi në të kaluarën e largët, rrezatimi që ajo gjeneroi ende sot mbulon të gjithë kozmosin. Kjo është ajo që njohim si fonko kozmik i mikrovalëve.

Drita e universit lindi 380,000 vjet pas Big Bang. Ajo është e padukshme për syrin tonë, por e detektueshme me instrumentet e duhura. Përbën fotografinë më të vjetër dhe një nga mjetet më të dobishme që kemi për të njohur origjinën e universit dhe evolucionin e tij që nga ajo kohë.

Udhëtimi i parë i dritës

Rrezatimi kozmetik i fonosit të mikrovalëve (ose CMB, për shkurt) është një dritë shumë e vjetër që arrin në Tokë nga të gjitha drejtimet. Nuk mund ta shohim me syrin e lirë sepse gjatësia e valës së saj është në gamën e mikrovalëve, jashtë spektrit të dukshëm. Sot temperatura e saj është shumë e ulët, vetëm 2,725 gradë Kelvin mbi zero absolute (-270,425 °C). Është një mbetje e universit fillestar, shenja që mbeti kur drita mund të udhëtonte lirshëm për herë të parë.

Në momentet e tyre të para, universi ishte shumë i dendur dhe i nxehtë dhe drita ishte e bllokuar. Fotonet përplaseshin vazhdimisht me elektronë të lirë, gjë që pengonte avancimin e tij. Kur kozmosi u zgjerua dhe u ftoh mjaftueshëm, rreth 380 000 vjet pas Big Bang, elektronët u bashkuan me protonët për të formuar atome neutrale. Ky proces quhet rekompozim.

Atëherë, fotonet mbetën të lirë dhe filluan të udhëtonin pa pengesa. Krijohej drita e parë e universit. Kjo dritë, e quajtur fon i kozmik mikrovalë, vazhdon të udhëtojë që atëherë dhe na vjen nga të gjitha anët. Është një trashëgimi që na jep informacione shumë të vlefshme rreth origjinës së kozmosit.

Një ekko i Big Bang

Zbulimi i rrezatimit kozmik të fonit të mikrovalëve ishte një ngjarje e papritur. Në vitin 1965, fizikantët Arno Penzias dhe Robert Wilson punonin në laboratorët Bell në Nju Xhersi me një antenë për komunikime satelitore. Ata zbuluan një sinjal të vazhdueshëm dhe të pakuptueshëm që nuk mund ta hiqnin, pavarësisht se në cilën drejtim e orientonin.

Ky sinjal vinte nga të gjitha anët e qiellit, pa lidhje me burime të njohura. Shpejt, shkencëtarë të tjerë interpretuan se ishte rrezatimi i mbeturinave nga Big Bang. Kjo dritë kishte mbetur e bllokuar kur universi ishte i ri dhe i dendur, por u lirua, dhe tani na vjen pas udhëtimit miliona vjeçar përmes kozmosit.

Ky zbulim ishte një provë e drejtpërdrejtë e teorisë së Big Bang. Ai zëvendësoi teoritë e tjera rivale dhe hapi një epokë të re në kozmologji. Që atëherë, fondi kozmik është studiuar me detaje për të zbuluar sekretet e origjinës dhe evolucionit të universit.

Harta më e vjetër e kozmosit

Fondi kozmik është harta më e vjetër që kemi për kozmosin. Kjo rrezatim na vjen nga të gjitha drejtimet. Falë saj, ne mund të rindërtojmë një pamje të plotë të qiellit ashtu si ishte kur kishte vetëm 380 000 vjet. Duke e analizuar atë me detaje, shkencëtarët zbuluan ndryshime të vogla në temperaturën e tij, të cilat janë vetëm një pjesë në 100 000, të cilat njihen si anizotropi.

Këto ndryshime të vogla reflektojnë fluktuacionet e para të dendësisë në universin primitiv. Ato ishin farat që dhanë origjinë yjeve, galaktikave dhe të gjitha strukturave kozmike që njohim sot.

Studimi i anizotropive na ndihmon të kuptojmë më mirë përbërjen e universit, moshën e tij, mënyrën se si ishin momentet e para dhe zgjatjen e tij pasues. Për më tepër, fondi kozmik shërben për të testuar teori kryesore, si p.sh. inflacioni kozmik, i cili përshkruan një zgjerim të shpejtë menjëherë pas Big Bang-ut.

Disa shenja të këtij procesi, si valët gravitacionale primordiale, mund të lënë shenja të veçanta në polarizimin e CMB. Kjo e bën këtë rrezatim një dritare unike për të studiuar fenomene me energji që nuk mund t’i riprodhojmë në Tokë.

Faleminderit këtij studimi, ne gjithashtu mund të matim me shumë saktësi parametra si kthesën e hapësirës, sasinë e materies dhe energjisë së errët dhe shpejtësinë me të cilën zgjerohet universi.

Teknologji për të eksploruar fondin kozmik

Zbulimi i rrezatimit të fondit kozmik me saktësi nuk është i lehtë. Është një sinjal shumë i dobët që zakonisht mbulohet nga rrezatimi i burimeve të tjera në hapësirë. Për ta vëzhguar, përdoren teleskopë hapësinorë me sensorë shumë të ndjeshëm, të aftë për të kapur ndryshime të vogla në temperaturë në qiell.

Këto instrumente duhet të jenë larg ndërhyrjeve, si atmosfera tokësore ose emetimet njerëzore. Prandaj, shumë prej tyre janë në vende të largëta, si shkretëtira e Atacama, në Chile, ose Antarktikën, ose madje në satelitë që orbitojnë jashtë Tokës, si misionet COBE, WMAP ose Planck.

Në Universitetin e Oviedos gjithashtu marrim pjesë në studimin e CMB-së. Krijuam metoda të bazuara në inteligjencën artificiale për të analizuar më mirë të dhënat e saj. Kjo na ndihmon të ndajmë sinjalin origjinal nga zhurma dhe ndërhyrjet. Kështu, kontribuojmë në rindërtimin e mënyrës se si ishte universi në momentet e para dhe përgjigjemi disa prej pyetjeve të mëdha të kozmologjisë moderne.

Edhe pse tashmë dimë shumë, fundi kozmik vazhdon të mbajë sekretet e veta. Matja me saktësi e polarizimit të tij ose zbulimi i sinjaleve të valëve gravitacionale fillestare janë sfida që ende duhet të zgjidhen. Një ditë, do të shohim dritën.