تابش زمینه کیهانی

در کیهان شناسی تابش زمینهٔ کیهانی ( به انگلیسی: CMBR یا به اختصار Cosmic Microwave Background radiation ) تابشی الکترومغناطیسی است که سراسر کیهان را پوشانده است. این تابش، طیف جسم سیاهی با دمای ۲٫۷۲۶ کلوین دارد. [ ۱] بنابراین بیشینهٔ این تابش در محدودهٔ ریزموج با بسامد ۱۶۰GHz و طول موج ۱٫۹mm است. کیهان شناسان تابش زمینهٔ کیهانی را بهترین شاهد برای نظریهٔ مهبانگ می دانند.
در ۱۹۴۸ جرج گاموف ( به انگلیسی: George Gamov ) تابش زمینهٔ کیهانی را پیش گویی کرده، و دمای آن را برابر ۵ کلوین تخمین زد.
این تابش را نخستین بار در سال ۱۹۶۵ آرنو پنزیاس ( به انگلیسی: Arno Penzias ) و رابرت ویلسون ( به انگلیسی: Robert Woodrow Wilson ) ، اخترشناسان آمریکایی، در آزمایشگاه بل به طور تصادفی کشف کردند. در خلال سال های ۱۹۶۴ تا ۱۹۶۵ پنزیاس و ویلسون دما را حدود ۳ کلوین تخمین زدند. آن ها به خاطر این کشف جایزهٔ نوبل سال ۱۹۷۸ را از آن خود کردند.
در ۱۸ نوامبر ۱۹۸۹ ماهوارهٔ کُبی ( کاوشگر زمینه کیهان ) ( به انگلیسی: COBE ) برای اندازه گیری دمای تابش زمینه کیهانی به فضا پرتاب شد. در سال ۲۰۰۱ نیز ماهوارهٔ دبلیومپ [ ۱۴] برای سنجش دقیق تر این دما به فضا پرتاب شد. ماهوارهٔ پلانک نیز در سال ۲۰۰۸ برای همین کار در مدار زمین قرار گرفت. [ ۱۵]
تابش زمینهٔ کیهانی با دقت یک قسمت در ۱۰۰٬۰۰۰ همسانگرد است؛ انحراف معیار این ناهمسان گردی تنها ۱۸μK است. [ ۱۶] ناهمروندی تابش نیز ۳ ×۱۰ - ۳ درجه کلوین اندازه گیری شده است. [ ۱۷]
طیف سنج نوریِ ماهوارهٔ کُبی طیف این تابش را به دقت سنجیده و با طیف یک جسم سیاه مقایسه کرده است. تاکنون هیچ انحرافی از طیف جسم سیاه دیده نشده است. تابش زمینهٔ کیهانی دقیق ترین نمونهٔ تابش جسم سیاه است که تاکنون در طبیعت دیده شده است. [ ۱] [ ۱۸]
این تابش قطبیده هم هست. [ ۱۹] در دورهٔ بازترکیب افت وخیزهای دمایی و برهمکنش تامسون موجب قطبیده شدن آن می شوند.
ناهمسان گردی های تابش زمینهٔ کیهانی به خاطر عوامل گوناگونی به وجود می آیند. اثراتی که موجب این ناهمسانگردی می شوند به این قرارند:
• حرکت زمین. ساده ترین دلیل ناهمسانگردی انتقال دوپلر ناشی از حرکت ناظر نسبت به چارچوب مرجع تابش است. چون زمین و سامانه خورشیدی با سرعت ۳۷۰ کیلومتر بر ثانیه ( ۰٫۱۲ درصد سرعت نور ) به سمت صورت فلکی دوشیزه حرکت می کنند، تغییر بسیار کمی در دما ( حدود ۱٫۲ در هزار ) در دو نقطه مقابل هم در آسمان به وجود می آید. [ ۱]
• افت وخیزهای ذاتی در دمای تابش نخستین. این افت وخیزها به این خاطر هستند که در لحظهٔ بازترکیب، چگالی تابش در نقاط مختلف فضا همگن نبوده است.
• اثر سَکس - وُلف و اثر سَکس - ولف پیوسته. این افت وخیزها به خاطر همگن نبودن پتانسیل گرانشی در لحظهٔ بازترکیب و در مسیر رسیدن تابش به ناظر هستند. [ ۲۰]
• اثر سونیا اِف - زلدوویچ. فوتون های تابش زمینهٔ کیهانی در مسیر خود ممکن است از نواحی بزرگی شامل گازهای بسیار داغ بگذرند. این فوتون ها در این نواحی از الکترون های بسیار پرانرژی پراکنده می شوند و از آن ها انرژی می گیرند. این پدیده طیف جسم سیاه را برهم می زند. [ ۲۱]