Nagrodę Nobla z fizyki w roku 2006 otrzymali: John C. Mather i George F. Smoot (USA) za badania promieniowania ciała doskonale czarnego we Wszechświecie i anizotropii kosmicznego promieniowania tła.

John C. Mather Urodzony w 1945 roku. Tytuł doktorski z fizyki zdobył w 1974 r. na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Karierę naukową kontynuował w Instytucie Badań Przestrzeni Kosmicznej im. Goddarda (NASA) w Nowym Jorku, a później w Centrum Lotów Kosmicznych im. Goddarda w Greenbelt. Jego badania koncentrowały się na kosmologii oraz obserwacjach astronomicznych w podczerwieni. W 1974 roku zaproponował obserwacje mikrofalowego promieniowania kosmicznego tła z użyciem satelity COBE. Od 1995 roku Mather jest odpowiedzialny za nadzorowanie badań naukowych z użyciem Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (JWST), następcy teleskopu Hubble'a, który ma rozpocząć pracę w 2013 roku.

Trzysta tysięcy lat po Wielkim Wybuchu Wszechświat stał się na tyle rzadki, że wypełniające go fotony gorącego promieniowania nie były pochłaniane i mogą do dziś poruszać się we Wszechświecie. Możemy je obserwować obecnie jako dochodzące do nas ze wszystkich stron promieniowanie reliktowe tła. Podczas powstawania promieniowania temperatura otoczenia, a więc i promieniowania wynosiła około 1000 K. Obecnie promieniowanie to uległo tak znacznemu przesunięciu ku podczerwieni i odpowiada promieniowaniu mikrofalowemu ciała doskonale czarnego o temperaturze 2,7 kelwinów.
Po raz pierwszy promieniowanie reliktowe wykryli przypadkowo A. Penzias i R. Wilson w 1965 roku, wykonując obserwacje radioastronomiczne, za co otrzymali nagrodę Nobla w 1978 roku.
Mapę promieniowania tła próbował stworzyć John Mather w ramach swojej pracy doktorskiej. Na początku lat siedemdziesiątych zbudował aparat połączony z małym teleskopem do pomiarów podczerwonego tła kosmicznego, emitowanego przez

George F. Smoot Urodzony w 1945 roku. Fizykę studiował w Massachusetts Institute of Technology (MIT) i tam też obronił pracę doktorską. Następnie przeniósł się na Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley, gdzie szukał dowodów naukowych na potwierdzenie teorii Wielkiego Wybuchu i jego udziału w powstaniu Wszechświata. Najbardziej zaczynała go fascynować problematyka mikrofalowego promieniowania tła. Badał je wykorzystując balony i samoloty szpiegowskie U2. Od 1974 roku pracował nad koncepcją badania promieniowania tła z satelity. Był jednym z kierowników projektu COBE. Od 1995 roku Smoot jest zaangażowany w misję Europejskiej Agencji Kosmicznej, w ramach której w 2007 roku przewidziany jest start sondy Planck Surveyor.

najwcześniejsze świecące obiekty we Wszechświecie (przypuszczalnie gwiazdy i galaktyki). Również promieniowaniem reliktowym na początku 1974 roku zainteresował się George Smoot, który do tej pory zajmował się badaniem antymaterii przylatującej z kosmosu, korzystając z ogromnych sond balonowych napełnionych helem. Zaczął on wykonywać pomiary promieniowania tła za pomocą skonstruowanego przez siebie różnicowego radiometru mikrofalowego umieszczonego na samolotach zwiadowczych U2.
Badania różnych grup nie dawały rezultatów. Mikrofale są, bowiem pochłaniane przez wilgoć w powietrzu i trudno je mierzyć na powierzchni Ziemi. Zwłaszcza, że jak się okazało, są też 100 milionów razy słabsze niż otaczające nas na co dzień promieniowanie cieplne.
Pod koniec 1974 roku NASA zawiadomiła badaczy o możliwości skorzystania z satelitów do celów naukowych. Trzy grupy zgłosiły projekty badania promieniowania tła. W 1976 roku zapadła decyzja o wysłaniu satelity nazwanego Cosmic Background Explorer (Badacz kosmicznego tła), czyli COBE. Miał się on składać z trzech aparatów. Pierwszym był różnicowy radiometr mikrofalowy (DMR), którego zadaniem miało być sporządzenie mapy Wszechświata takiego, jakim był trzysta tysięcy lat po Wielkim Wybuchu oraz poszukiwanie pierwotnych zaburzeń kosmicznych (kierownikiem był G. Smoot).
Drugie urządzenie to spektrofotometr do bezwzględnych pomiarów w dalekiej podczerwieni (FIRAS), który miał zmierzyć widmo kosmicznego promieniowania tła (kierownikiem był J. Mather) Widmo promieniowania to krzywa przedstawiająca natężenie promieniowania w zależności od długości fali. Kształt widma pozwala stwierdzić, czy promieniowanie powstało na skutek wybuchu, czy też jest za nie odpowiedzialne inne zjawisko.
Trzecim przyrządem był aparat do badania rozproszonego podczerwonego tła (DIRBE), którego celem było poszukiwanie kosmicznego tła podczerwonego, to znaczy promieniowania emitowanego przez najwcześniejsze świecące obiekty astronomiczne, takie jak pierwotne gwiazdy i galaktyki (kierownikiem był M. Hauser).
Zakres badań satelity miał wykonać wszechstronne badania wczesnego Wszechświata. Realizacja programu borykała się z wieloma przeciwnościami, jak choćby katastrofa promu Challenger w 1986 roku, aż wreszcie 18 listopada 1989 roku COBE zostało umieszczone na orbicie. W międzyczasie G. Smoot nadal badał promieniowanie tła wykorzystując samoloty zwiadowcze U2, balony na hel i wykonując pomiary na mroźnej Antarktydzie.
Już pierwsze pomiary przesłane na Ziemię przez COBE potwierdziły, że promieniowanie tła ma dokładnie taką samą postać jak ciepło emitowane przez rozgrzany obiekt. Następnie powstała mapa tego promieniowania pochodząca z różnych rejonów Wszechświata. Wyraźnie widać obszary o wyższej

Mapa promieniowania reliktowego otrzymana przez sondę COBE

i niższej temperaturze (od 2,751 do 2,7249 kelwinów). Niejednorodność określana jest z greckiego jako "anizotropia", wykryto więc anizotropię promieniowania tła. Małe fluktuacje temperatury promieniowania wykryte przez COBE są odzwierciedleniem pierwszych skupisk materii, czyli zalążków przyszłych gromad galaktyk i galaktyk. Gdyby Wszechświat był jednorodny, bez gwiazd i planet, nigdy nie powstałoby w nim życie.
COBE dostarczył dodatkowych argumentów za teorią Wielkiego Wybuchu (Big Bang). Tylko Wielkim Wybuchem można wytłumaczyć kosmiczne promieniowanie mikrofalowego tła, jakie zarejestrował COBE. Dzięki tym pomiarom kosmologia nabrała precyzji. Wkrótce potem satelita WMAP (2001) dostarczył jeszcze dokładniejszych obrazów promieniowania. W styczniu 2008 r. ma trafić na orbitę europejski satelita Planck, którego zadaniem będzie wykonanie jeszcze dokładniejszej mapy niejednorodności mikrofalowego promieniowania tła.

Opracowano na podstawie internetowych informacji zamieszczonych ww serwisie naukowym Gazety Wyborczej oraz książki G. Smoota i K. Davidsona "Narodziny galaktyk".

---

« Poprzednia  Następna »