WMAP

Allikas: Vikipeedia

WMAP

WMAPi ülesvõte kosmilisest mikrolaine-taustkiirgusest ehk reliktkiirgusest

WMAP (lühend sõnadest "Wilkinson Microwave Anisotropy Probe"; varem MAP)] on aastal 2001 üles lennutatud NASA kosmosesond kosmilise mikrolaine-taustkiirguse uurimiseks. Selle ülesanne oli kaardistada taustkiirguse üliväikesed temperatuurierinevused, et aidata kontrollida Universumi kosmoloogilisi teooriaid.

Projekti juht on Charles L. Bennett John Hopkinsi Ülikoolist. Töö toimub NASA Goddardi Kosmoselendude Keskuse ja Princetoni Ülikooli koostöös. Osalevad ka Browni Ülikooli, Briti Columbia Ülikooli, Chicago Ülikooli ja California Ülikooli (Los Angeles) teadlased.

11. veebruaril 2003 avaldas NASA pressiteate Universumi vanuse ja koostise kohta. Sellega oli kaasas Universumi senine parim "beebipilt" (Universum on "pildistatud" 380 000 aasta vanusena; vaata kõrvalolevat pilti). NASA hinnangul on sellel sääraseid hämmastavaid üksikasju, et seda võib pidada viimaste aastate üheks kõige tähtsamaks teaduslikuks tulemuseks. Uued andmed leiti olevat kooskõlas varasemate taustkiirguse mõõtmistega ja kõige populaarsemate ΛCDM-mudelitega.

Ajakiri Science kuulutas WMAP-i 2003. aasta läbimurdeks. Sondi andmetest saadud uurimistulemused olid ajakirja Science 2003. aasta "ülikuumad artiklid" nr 1 ja 2.

Kolme aasta andmed avalikustati 17. märtsi keskpäeval 2006. Need sisaldasid taustkiirguse temperatuuri ja polarisatsiooni mõõtmise tulemusi, mis andsid uue kinnituse standardsele ΛCDM-mudelile ning uusi tõendeid inflatsioonilise universumi kasuks.

[redigeeri] Nimi ja ülesanne

"MAP" tähendab "Microwave Anisotropy Probe" ('mikrolainete anisotroopsuse sond'). Selle ülesanne oli kosmilise taustkiirguse ebareeglipärasuste uurimine. Selle kiirguse kohta pidi valmistatama kaart, mis tõttu lühend "MAP" oli sobiv (map on inglise keeles 'kaart'). Detsembris 2002 anti sondile nimeks "WMAP". Täht W tähistab füüsik David Todd Wilkinson (1935–2002), kes oli üks taustkiirguse uurimise pioneere.

WMAP-i eelkäija oli Maa tehiskaaslane COBE, mis uuris taustkiirgust juba 1989–1992 Maa-lähedaselt orbiidilt. WMAP pidi valmistama 20 korda parema kaardi. WMAP-i instrumendid suudavad mõõta 20 miljondiku kraadiseid temperatuurierinevusi. WMAP-ile valiti ka uus vaatluspunkt: Päikese-Maa Lagrange'i punkt L 2, mis asub Maast 1,5 miljoni km kaugusel. Sellepärast ei nimetata WMAP-i tehiskaaslaseks, vaid kosmosesondiks. Seda 840 kg raskust kosmosesondi nimetatakse Exploreri programmi raames Explorer 79. Ta kuulub seeriasse MIDEX.

Alates 2008. aastast hakkab kosmosesond Planck mõõtma taustkiirgust veel kolm korda suurema lahutusvõimega.

[redigeeri] Mõõtmised ja mõõteriistad

Kosmilise mikrolaine-taustkiirguse temperatuuri tuleb mõõta täpselt üle kogu taeva kõrge nurklahutuse ja tundlikkusega. Aparatuuri kavandamisel peeti eelkõige silmas lõppkaartide süstemaatiliste vigade minimeerimist. WMAP peab kaardistama taustkiirguse suhtelist temperatuuri üle kogu taeva nurklahutusega vähemalt 0,3° ja tundlikkusega 20 µK 0,3° ruutpiksli kohta. Süstemaatilised vead ei tohi ületada 5 µK piksli kohta.

WMAP kasutab diferentsiaalseid mikrolaineradiomeetreid, mis mõõdavad temperatuurierinevusi kahe taevapunkti vahel.

WMAP skaneerib taevast nii, et ta katab iga päev umbes 30% taevast. Et punkt L 2 käib Maaga ümber Päikese kaasas, siis vaatleb WMAP iga kuue kuu jooksul kogu taevast. Et hõlpsamini kõrvale jätta meie Galaktikast tulevaid signaale, kasutab WMAP viit sagedusriba vahemikus 22...90 GHz.

[redigeeri] Asukoht ja selle eelised

WMAP tiirleb ümber Päikese-Maa Lagrange'i punkti L 2, mis asub Maast 1,5 km kaugusel. See punkt asub Päikest ja Maad ühendaval joonel Maale lähemal kui Päikesele. Selles punkitis on Maa gravitatsioonijõud võrdne tsentripetaaljõuga, mis on vajalik, et taevakeha tiirleks oma orbiidil ümber Päikese sama tiirlemisperioodiga nagu Maa. Sealtõttu seisaks taevakeha seal Päikese ja Maa suhtes paigal. Päikese gravitatsioonivälja tugevus on seal 2% (118 µm/s²) võrra väiksem kui Maal (5,9 mm/s²); nõutava tsentripetaaljõu kasv on pool sellest vahest (59 µm/s²). Mõlema efekti summat tasakaalustab Maa gravitatsioonivälja tugevus, mis on samuti 177 µm/s².

Seal on vaatlusteks eriti stabiilne keskkond, sest sond võib alati Päikesest, Maast, Kuust ära pöörduda, vaadeldes takistamatult süvakosmost.

WMAP Lagrange'i punkti L 2 lähedal

[redigeeri] Lennu kulg

WMAP lennutati üles 30. juunil 2001 kell 15.46 Põhja-Ameerika idaaja suveaja järgi Canaverali Neeme Õhujõudude Jaamast kanderaketil Delta II.

Orbiidile ümber L 2 jõudis sond 1. oktoobril 2001.

[redigeeri] Tulemused

Sond on saanud varasematest täpsemaid kosmoloogiliste parameetrite mõõtmisandmeid. Kuigi sond kogub ikka veel andmeid, on uurijad saadud andmeid juba olemasolevatest teoreetilistest mudelitest lähtudes tõlgendanud.

[redigeeri] Universumi koostis

Universumi koostiseks saadi 4% tavalist ainet (barüonainet), 23% varjatud ainet, mis ei kiirga ega neela valgust, ja 73% saladuslikku varjatud energiat, mis kiirendab Universumi paisumist.

[redigeeri] Universumi geomeetria

Universumil paistab olevat lame eukleidiline geomeetria (lame Universum).

[redigeeri] Universumi paisumine

Universumi paisumine kestab varjatud energia suure panuse tõttu igavesti.

[redigeeri] Universumi vanus

Universumi vanus hinnatakse 13,7 miljardile aastale. Mõõtmisviga jääb 1% piiresse, nii et hinnang on väga täpne.

[redigeeri] Esimesed tähed

Esimesed tähed olid Universumis juba 200 miljonit aastat pärast Suurt Pauku (umbes 13,5 miljardit aastat tagasi). See oli üllatav tulemus, sest paljud uurijad olid arvanud, et tähed tekkisid palju hiljem.

[redigeeri] Hubble'i konstant

Hubble'i konstant on (km/s)/Mpc, +2,4/–3,2.

[redigeeri] Kosmoloogiateooriate kinnitus

Andmed kinnitavad Suure Paugu ja inflatsioonilise universumi teooriat. Polarisatsiooni mõõtmised kinnitavad inflatsioonilise universumi lihtsaimat versiooni. Mis puudutab inflatsioonilist universumit, siis kvadrupoolmomendi suurima nurkmõõtme osas esineb seletamatu anomaalia.