„Dritësohu!”: shpjegimi shkencor për rrezatimin kozmik të fonit në mikrovalë

Para 13,8 miliard vjetësh Universi “lindi” nga një shpërthim energjie dhe materie që e njohim si “Big Bang”. Edhe pse ky ngjarje ka ndodhur shumë larg në të kaluarën, radiacioni i saj i krijuar ende mbulon të gjithë Cosmosin aktualisht. Është ajo që e njohim si radiacion kozmik i sfondit në mikrovalë.

Kjo “dritë” e lindjes së Universit shfaqet 380 mijë vjet pas Big Bang-ut. Ajo është e padukshme për syrin tonë, por mund të zbulohet me instrumentet e duhura. Është fotografia më e vjetër dhe një nga mjetet më të dobishme që kemi për të kuptuar origjinën e Universit dhe evolucionin e tij që nga ajo kohë.

Udhëtimi i parë i dritës

Radiacioni kozmik i sfondit në mikrovalë (CMB, në shkurtim në anglisht) është një “dritë” shumë e vjetër që mbulon Tokën nga të gjitha drejtimet. Nuk mund ta shohim me sy të lirë sepse gjatësia e saj e valës është në gamën e mikrovalëve, jashtë spektrit të dukshëm. Aktualisht, 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 para të tij, Universi ishte shumë i dendur dhe i nxehtë, dhe drita ishte e bllokuar. Fotonët përplaseshin vazhdimisht me elektronë të lirë, duke i penguar ata të vazhdonin përpara. Kur Kosmosi u zgjerua dhe u ftoh mjaftueshëm, rreth 380.000 vjet pas Big Bang, megjithatë, elektronët u bashkuan me protonët për të formuar atome neutrale. Ky proces quhet rekombimin.

Prej aty, fotonët u bënë “të lirë” dhe mundën të fillonin të udhëtonin pa pengesa. Lindi drita e parë e Universit. Kjo dritë, fondi kozmik i mikrovalëve, ka udhëtuar që atëherë dhe na arrin nga të gjitha anët. Është një trashëgimi që na ofron informacione të vlefshme rreth origjinës së Kosmosit.

Një “ekologji” e Big Bang-ut

Zbulimi i rrezatimit kozmik të fondit në mikrovalë ishte një ngjarje e papritur. Në vitin 1965, fizikantët Arno Penzias dhe Robert Wilson po punonin në Laboratorët Bell, në Nju Xhersi, me një antenë komunikimi satelitor. Ata zbuluan një sinjal të vazhdueshëm dhe të paqartë që nuk mund ta eliminonin, pavarësisht se në cilën drejtim e orientonin.

Ky sinjal vinte nga të gjitha anët e qiellit, pa ndonjë burim të njohur. Shpejt, të tjerë shkencëtarë e interpretuan atë si rrezatimin e mbetur nga Big Bang-u. Kjo “dritë” kishte mbetur e bllokuar kur Universi ishte i ri dhe i dendur, por u lirua dhe tani na vjen pas udhëtimit miliarda vjeçar përmes Kosmosit.

Ky zbulim shihet si një provë direkte e Teorisë së Big Bang-ut. Ajo zëvendësoi teoritë e tjera rivale dhe hapi një epokë të re në Kozmologji. Që atëherë, fondi kozmik i mikrovalëve është studiuar në detaje për të zbuluar sekretet e origjinës dhe evolucionit të Universit.

“Mapa” më i vjetër i Koshit të Universit

Fundi kozmik në mikrovalë është “mapa” më i vjetër që kemi nga Universi. Kjo rrezatim arrin tek ne nga të gjitha drejtimet. Ajo na lejon të rindërtojmë një pamje të plotë të qiellit siç ishte kur Universi kishte vetëm 380 mijë vjet moshe. Duke e analizuar atë në detaje, shkencëtarët zbuluan ndryshime të vogla në temperaturën e saj, vetëm një pjesë për 100.000, të cilat quhen anizotropi.

Këto ndryshime të vogla pasqyrojnë valët 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, historinë fillestare dhe zgjerimin e tij të mëvonshëm. Për më tepër, fundi kozmik në mikrovalë shërben për të testuar teori të rëndësishme, si p.sh. inflacioni kozmik, i cili përshkruan një zgjerim të shpejtë të Universit menjëherë pas Big Bang-ut.

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

Falë këtij studimi, gjithashtu mund të matim me saktësi të lartë parametra si kthesat e hapësirës, sasia e materies së errët dhe energjisë së errët dhe shpejtësia me të cilën po zgjeron Universi.

Eksplorimi i rrezatimit kozmik të sfondit

Zbulimi i rrezatimit kozmik të sfondit me saktësi nuk është i lehtë. Bëhet fjalë për një sinjal shumë të dobët, i cili zakonisht maskohet nga rrezatimi i burimeve të tjera në hapësirë. Për ta vëzhguar, përdoren teleskopë hapësinorë me sensivitet shumë të lartë, të aftë për të kapur ndryshime të vogla në temperaturë në qiell.

Këto instrumente duhet të qëndrojnë larg ndërhyrjeve, si atmosfera e Tokës ose emisionet njerëzore. Për këtë arsye, shumë prej tyre janë vendosur në vende të largëta, si shkretëtira e Atakama në Chile, ose në Antarktikë, ose madje në satelitë në orbitën e Tokës, si misionet COBE, WMAP dhe Planck.

Ne Universitetin të Oviedo, gjithashtu jemi të përfshirë në studimin e CMB. Krijuam metoda të bazuara në inteligjencën artificiale për të analizuar më mirë të dhënat. Kjo na ndihmon të ndajmë sinjalin origjinal nga zhurma dhe ndërhyrja. Në këtë mënyrë, kontribuojmë për të rindërtuar si ishte Universi në momentet e tij të para dhe për t’iu përgjigjur disa prej pyetjeve të mëdha të KOSMOLOGJISË moderne.

Edhe pse tashmë dimë shumë, rrezatimi kozmik i sfondit ende mbajti sekrete. Matja e polarizimit me saktësi ose zbulimi i shenjave të valëve gravitacionale primordiale janë sfida që ende nuk janë zgjidhur. Një ditë, do të shohim dritën!