La Radiazione di Fondo
(Cosmologia Parte V)
Cosmic Microwave Background Radiation
(CMBR)
• Per molti anni il Big Bang fu una semplice ipotesi.
• Nel 1965 due tecnici della Bell Telephone, si accorsero che il
fondo captato da una nuova antenna proveniva con uguale
intensità da tutte le direzioni dello spazio.
• La radiazione, caratterizzata da una “temperatura di corpo nero“
intorno a 3 K, aveva  = 0.2 cm.
• Ipotizzato che potesse essere il residuo della radiazione prodotta
nel Big Bang, vennero verificate le previsioni teoriche.
• Nel 1990, il satellite COBE (COsmic Background Explorer)
verificò che la (CMBR) aveva lo stesso profilo di intensità
previsto dalla teoria.
• Salvo controprove, la CMBR sembra essere la radiazione
emessa durante il Big Bang, spostata a bassa frequenza
dall’espansione dell’Universo.
Spettro di Corpo Nero
Radiazione di fondo a 2.7 K
Intensità della radiazione di fondo cosmica in funzione della frequenza, misurata
dal satellite COBE. (NASA Goddard Space Flight Center)
La Struttura a Larga Scala
dell'Universo
• Nel 1992, COBE scoprì che la CMBR presenta
delle lievissime variazioni di intensità alle varie
frequenze cioè di temperatura in varie direzioni
dello spazio.
• Questa è la conferma che la radiazione di fondo si
è prodotta per annichilazione di materia e
antimateria.
• Le disomogeneità rispecchiano la distribuzione
della materia primordiale.
Cosmic Microwave Background Radiation, CMBR.
L'anisotropia della temperatura della CMBR nell’Universo, come misurata
dal satellite COBE. In rosso sono rappresentate le zone a
temperatura più alta, in blu e nero quelle di temperatura più bassa.
(COBE, NASA)
Cosmic Microwave Background Radiation, CMBR.
Immagine in falsi colori delle anisotropie della CMBR tra 2.724 K e 2.732 K.
Il piano della nostra Galassia giace lungo l'asse maggiore dell’ellisse. La
differenza di temperatura tra le regioni in rosso (le più calde) e quelle in blu è
di 0.0002 K. (COBE,NASA)
Immagine a 2.7 K dell’Universo
11 febbraio 2003: la più recente immagine a micronde dell’universo
primordiale. Il susseguirsi di chiaro scuri è l’anisotropia locale, prova del
processo di inflazione.
(WMAP)
Sonda per la Rivelazione delle Anisotropie nella Radiazione di
Fondo Cosmico
(WMAP - Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)
(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe).
Computer rendering courtesy NASA and the
WMAP Science Team.
Lanciata nel Giugno 2001,
WMAP è volata in prossimità del
punto Lagrangiano L2, a 1.5 milioni
di chilometri dal calore e dalle
interferenze terrestri. Da li ha
monitorato la radiazione di fondo
cosmico prodotta 380.000 anni
dopo il Big Bang.
La lunghezza d’onda ha subito
un redshift (allungamento per
effetto dell’espansione) di un
fattore 1.100, portandosi nella
regione spettrale delle microonde .
La Distribuzione di Materia
• L’Universo su larga scala è quasi omogeneo; la misura
delle posizioni di migliaia di galassie ha mostrato che la
distribuzione non è uniforme.
• Le galassie e gli ammassi si riuniscono in addensamenti
piatti, come “fogli” e altri allungati, detti “filamenti”
separati da regioni vuote: i "voids".
• La struttura d’insieme assomiglia ad una "spugna".
• Molti ammassi sono coinvolti in moti d’insieme verso altri
ammassi, detti “attrattori” per la loro spinta gravitazionale.
• Le strutture sono dovute alla presenza di piccolissime
disomogeneità nella distribuzione iniziale di materia
proprio quelle stesse rivelate dall’anisotropia della
radiazione di fondo cosmica.
La struttura a larga scala
dell'Universo, con i suoi
addensamenti di galassie
e i suoi "vuoti", si può
vedere in questa mappa
che comprende ben
11mila galassie. La nostra
Galassia si trova al
centro, e il raggio esterno
ad una distanza di circa
450 milioni di anni luce.
La regione di cui
mancano informazioni e‘
quella lungo il piano della
Galassia, perche' le stelle
della Via Lattea oscurano
le galassie esterne.
(Smithsonian Astrophysical Observatory)