ViewWiki

שיעור 3 מתוך 3

קרינת הרקע הקוסמית.

כ־30 דקות · 8 שאלות תרגול

האור הקדום ביותר שאפשר לראות: ערפל זוהר שמילא את היקום הצעיר, התבהר כ־380,000 שנה אחרי המפץ הגדול, ונמתח מאז לגלי מיקרו.

שלב 1 מתוך 8 · זוהר מכל כיוון

שלב 1 מתוך 8

זוהר מכל כיוון

הסצנה היא כדור השמיים מסביבכם, ואתם במרכז. זמן מאז המפץ הגדול נמדד בחזקות של עשר: 10.1410.14⁠ פירושו 1010.1410^{10.14}⁠, כ־13.813.8⁠ מיליארד שנה, היום. מבט בעזרת על טלסקופ גלי מיקרו.

לשאלה

שלב 2 מתוך 8

יקום של ערפל זוהר

ביחידה כוכבים והיקום ראיתם שהיקום מתפשט, ולכן בעבר הוא היה צפוף וחם יותר. במאות אלפי השנים הראשונות הוא היה מרק לוהט של גרעיני מימן והליום, אלקטרונים חופשיים ואור.

לשאלה

שלב 3 מתוך 8

הערפל מתפזר

כשהיקום התקרר מתחת לכ־3000 K, האלקטרונים התיישבו על הגרעינים ויצרו אטומים. אטומים כמעט לא מפזרים אור, הערפל התבהר, והאור יצא לדרך בקווים ישרים. הרגע הזה נקרא רקומבינציה. גררו את זמן מאז המפץ הגדול מערפל זוהר להערפל מתפזר ושימו לב לאלקטרונים.

לשאלה

שלב 4 מתוך 8

נמתח לגלי מיקרו

האור שהשתחרר אז עדיין בדרך. בזמן שהוא חוצה את היקום המתפשט, הגלים שלו נמתחים יחד עם המרחב, והזוהר מתקרר. נבאו מה יראו עיניים כמה עשרות מיליוני שנים אחר כך.

לשאלה

שלב 5 מתוך 8

הזוהר היום

היום, 13.813.8⁠ מיליארד שנה אחרי המפץ, הזוהר הוא קרינת גוף שחור כמעט מושלמת, בטמפרטורה של 2.7255 K, שלוש מעלות מעל האפס המוחלט. הלוויין COBE מדד את הספקטרום שלו ב־1990.

לשאלה

שלב 6 מתוך 8

אדוות בזוהר

הזוהר אחיד כמעט לגמרי, אבל לוויינים כמו WMAP ופלאנק מיפו בו הבדלים זעירים מנקודה לנקודה בשמיים.

לשאלה

שלב 7 מתוך 8

לוכדים אלקטרונים

הערפל לא מתפזר בבת אחת. האלקטרונים נלכדים בגרעינים בהדרגה, ככל שהיקום מתקרר.

לשאלה

שלב 8 מתוך 8

הגלקסיות הראשונות

אסטרונומים מתארכים את מה שהם רואים לפי כמה האור שלו נמתח: לא בשנים, אלא בהיסט לאדום.

לשאלה

תמונה של הסצנה התלת־ממדית „קרינת הרקע הקוסמית”
סצנה אינטראקטיבית

הגרסה האינטראקטיבית נטענת…

כל שלב מכין לכם את הסצנה, ובקר שמסומן „קבוע” נשאר במקומו בשלב הזה.

לניסוי

תרגול · בחרו

טלסקופ גלי מיקרו שמכוון לכל נקודה בשמיים קולט זוהר חלש, כמעט באותה עוצמה בכל כיוון. מאיפה הוא מגיע?

לניסוי

תרגול · בחרו

זמן מאז המפץ הגדול על ערפל זוהר, כמאה אלף שנה אחרי המפץ. האור בסצנה נע בזיגזג ולא מגיע רחוק. למה?

לניסוי

תרגול · חשבו

זמן מאז המפץ הגדול על הערפל מתפזר, כ־380,000380{,}000⁠ שנה. מאז, היקום וכל גלי האור בו נמתחו פי כ־10801080⁠. היום הזוהר בטמפרטורה של 2.7255 K, והטמפרטורה יורדת באותו יחס שבו הגלים נמתחים. מה הייתה טמפרטורת הזוהר אז, בקלווין?

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

מבט בעזרת על עיניים. מה יראו עיניים כשזמן מאז המפץ הגדול יתקדם להעידן החשוך, כ־3030⁠ מיליון שנה אחרי המפץ, לפני שנוצרו כוכבים?

לניסוי

תרגול · חשבו

זמן מאז המפץ הגדול על היום: הזוהר בטמפרטורה של 2.7255 K. באיזה אורך גל השיא שלו, במילימטרים? b=2.90×10−3 m⋅Kb = 2.90 \times 10^{-3}\ \mathrm{m \cdot K}⁠.

לניסוי

תרגול · בחרו

הצגת האדוות על פועל: הניגודיות הוגברה אלפי מונים, ורואים כתמים חמים וקרים שנבדלים רק בכחלק אחד מ־100,000100{,}000⁠. מה הם?

לניסוי

תרגול · הגיעו למטרה

בערפל זוהר כל האלקטרונים חופשיים, והיום כמעט כולם קשורים לגרעינים. הזיזו את זמן מאז המפץ הגדול (חזקות של עשר) לרגע שבו בדיוק חצי מהאלקטרונים כבר נלכדו באטומים, ולחצו על בדיקה.

לניסוי

תרגול · הגיעו למטרה

אור שיצא ברגע מסוים נמתח מאז פי 1+z1 + z⁠, כאשר zz⁠ הוא ההיסט לאדום של אותו רגע. הגלקסיות הרחוקות ביותר שטלסקופ ג’יימס וב רואה הן בהיסט של כ־z=10z = 10⁠. הזיזו את זמן מאז המפץ הגדול (חזקות של עשר) לרגע שבו z=10z = 10⁠, ולחצו על בדיקה.