Mikroaaltotaustan

Mikroaaltotausta, usein kosminen mikroaaltotausta (CMB, engl. cosmic microwave background), on kaikkialla avaruudessa havaittava taustasäteily. Se on universumin jäännös säteily, joka syntyi noin 380 000 vuotta alkuräjähdyksen jälkeen recombinationin aikana, kun elektronit ja ytimet yhdistyivät muodostaen neutraaleja atomeja ja fotonit pääsivät kulkemaan vapaasti. Säteily on käytännössä isotrooppinen, ja sen spektri noudattaa lähes täydellistä mustaa kappaletta; sen nykyinen taustalämpötila on noin 2,725 kelviniä.

Mikroaaltotaustan anisotropiat ovat pienia lämpötilavaihteluita, noin 10^-5 kertaa keskimääräinen lämpötila. Näitä vaihteluita analysoidaan angular power spectrumin avulla: suurien skaaloiden piikit kertovat varhaisen kosmisen akustisten äänien tilaisuuksista, ja niiden yhteismitoitukset antavat tietoa maailmanlaajuisesta koostumuksesta, geometriasta sekä aikaisista fysikaalisista prosesseista. CMB-kartoittamisen avulla voidaan erottaa alkuperäisiä signaaleja galaktisista ja muiden taustasäteilyjen lähteistä.

Historia ja havainnot: kosminen mikroaaltotausta ennustettiin teoreettisesti 1940–1950-luvuilla, ja sen todellinen löytö toteutui vuonna 1965 Penziasin ja Wilsonin ansiosta. Ensimmäiset kattavat kartat saatiin COBE-luotaimelta 1990-luvulla, jonka jälkeen WMAP ja Planck ovat kartoitaneet taustaa tarkemmin sekä mittanneet monia kosmologisia parametreja.

Merkitys: mikroaaltotausta on keskeinen todiste Big Bang -mallin kannatuksesta ja tarjoaa tiukkaa tietoa universumin koostumuksesta, geometriasta ja varhaisen planeetan kosmisen mikrokosmin fysiikasta. Nykyinen tutkimus keskittyy muun muassa primordial B-mode -polarisaation etsimiseen sekä tarkkoihin reionisaatiopolisointeihin.