אנו מייחסים את קרינת הרקע הקוסמית (קרינה זו הינה עובדה תצפיתית) כאישוש למודל המפץ הגדול (מודל תאורטי). על פי תאוריית המפץ הגדול, היקום התחיל מסינגולאריות ומאז המשיך להתפשט. הקרינה הקוסמית הינה שריד של המפץ הגדול, ככל שהיקום הלך והתפשט כך גם הטמפרטורה שבו הלכה והתקררה. קרינת הרקע נחשבת להוכחה הטובה ביותר למודל המפץ הגדול. אנו, תאורטית, מניחים על פי אותה תיאוריה כי היקום הבראשיתי התפשט והתקרר ומכאן שקרינת הרקע, שריד המפץ הגדול, גם היא מתקררת.
נסכם בקצרה את מה שהתרחש מרגע המפץ הגדול:
בראשיתו, היקום היה מאוד מאוד חם ומורכב רק מחלקיקים אלמנטריים ופוטונים.
בשניות ובדקות הראשונות לאחר המפץ הגדול, הטמפרטורה והלחץ התחילו לצנוח במהירות, זאת עקב ההתפשטות המהירה של היקום. אלקטרונים מפזרים קרינה באופן יעיל מאוד, אך הקרינה ביקום הצעיר לא יכלה להתקדם בחופשיות; למעשה היקום הצעיר היה אטום לקרינה.
עם המשך ההתפשטות של היקום הוא הלך והתקרר אל כ 3000 מעלות קלווין, ובשלב זה נוצרו אטומי מימן. כלומר פרוטונים ואלקטרונים התחברו. בשלב זה של היקום, הקרינה יכלה להתפשט ולהתפזר. מדוע? מפני שבשלב זה רוב האלקטרונים היו לכודים בתוך אטומי מימן, ועל כן הקרינה יכלה להתקדם בחופשיות ולהתפזר עד היום... על פי תאוריה זו של המפץ הגדול, קרינה זו הינה קרינת הרקע הקוסמית! הפוטונים של קרינת הרקע הקוסמית נעים ביקום מתפשט וזו למעשה הסיבה להתקררות הקרינה .
על פי תצפיות כיום הטמפרטורה של קרינת הרקע הקוסמית הינה כ 2.725 מעלות קלווין.
מיפוי אי-ההומגניות בקרינת הרקע באדיבות נאס"א.
לקרינת הרקע יש ספקטרום של גוף שחור (ראו מהי קרינת גוף שחור בתשובות בסוף הדף).
תצפיות מדויקות מראות שיש הפרעות בקרינת הרקע הקוסמית, הקרינה אינה לגמרי אחידה. הפרעות אלו באות לידי ביטוי בהבדלים קטנים מאוד בטמפרטורה של קרינת הרקע הקוסמית בין מקומות שונים בחלל (ראו איור מטה). משינויים אלו בטמפרטורה אנו למדים על הפרעות בצפיפות החומר ועל פי תאוריות קוסמולוגיות מקובלות, אנו מסיקים שהפרעות אלו בצפיפות החומר הביאו למעשה להתהוות, ברבות הזמן, של צבירי הגלקסיות היום.
אף על פי שתהליכים רבים ושונים יכולים ליצור ספקטרום של גוף שחור אין בנמצא מודל מלבד מודל המפץ הגדול שהסביר את הפרעות הקרינה. על כן אנו מניחים כי מודל המפץ הגדול של היקום הינו ההסבר הטוב ביותר לקרינת הרקע הקוסמית. ובחזרה לשאלתך ההתחלתית, אם אנו יוצאים מנקודת הנחה שקרינת הרקע הינה שריד למפץ הגדול, אזי על פי מודל זה היקום התפשט והתקרר ומכאן אנו מסיקים שהקרינת הרקע אכן מתקררת.
-ספרות מעניינת וקריאה אפשר למצוא בשני הספרים הבאים:
1. סטיבן הוקינג, קיצור תולדות הזמן, פרק 3 - היקום המתפשט, בהוצאת מעריב.
2. סטיבן ויינברג, שלוש הדקות הראשונות, 1977.
מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
