Mnogi ljudi ne razmišljaju o kozmičkim mikrovalnim pećnicama dok svakodnevno šalju hranu za ručak. Ista vrsta zračenja koju mikrovalna pećnica koristi za zapaljenje burrito-a pomaže astronomima u istraživanju svemira. Točno je: emisije iz mikrovalne mikrovalne pećnice iz svemira pomažu pružiti zavirivanje u pothvat kozmosa.
Lov na mikrovalne pećnice
Fascinantan skup predmeta emitira mikrovalne pećnice u prostor. Najbliži izvor nezemaljskih mikrotalasnih pećnica je naše Sunce. Specifične valne duljine mikrotalara koje odašilje apsorbira naša atmosfera. Vodena para u našoj atmosferi može ometati otkrivanje mikrovalnog zračenja iz svemira, apsorbirajući ga i sprečavajući da prodre na Zemljinu površinu. To je naučilo astronome koji proučavaju mikrovalno zračenje u kozmosu da svoje detektore postave na velikim visinama na Zemlji ili u svemir.
S druge strane, mikrotalasni signali koji mogu prodrijeti u oblake i dim mogu pomoći istraživačima da proučavaju uvjete na Zemlji i poboljšavaju satelitsku komunikaciju. Ispada da je mikrovalna znanost korisna na više načina.
Signali mikrovalne dolaze u vrlo velikim valnim duljinama. Za njihovo otkrivanje potrebni su vrlo veliki teleskopi jer veličina detektora mora biti mnogostruko veća od same valne duljine zračenja. Najpoznatija mikrovalovna astronomska promatračnica nalaze se u svemiru i otkrila su detalje o objektima i događajima sve do početka svemira.
Kozmički mikrovalovi
Centar našeg vlastitog Galaksija Mliječni Put je izvor mikrovalne, iako nije tako opsežan kao u drugim, aktivnijim galaksijama. Naša crna rupa (zvana Strijelac A *) prilično je mirna jer ove stvari idu. Čini se da nema masivan mlaz, i samo se ponekad hrani zvijezdama i drugim materijalom koji prolazi preblizu.
pulsari (rotirajuće neutronske zvijezde) vrlo su jaki izvori mikrovalnog zračenja. Ovi moćni, kompaktni predmeti drugi su samo po crnim rupama po gustoći. Neutronske zvijezde imaju snažna magnetska polja i brze rotacije. Oni proizvode širok spektar zračenja, pri čemu je emisija mikrovalne posebno izrazita. Većina pulsara obično se nazivaju "radio pulsari" zbog njihovih jakih radio emisija, ali mogu biti i "mikrovalno svijetli".
Mnogi fascinantni izvori mikrotalasa nalaze se izvan našeg Sunčevog sustava i galaksije. Na primjer, aktivne galaksije (AGN), koje pokreće supermasivne crne rupe na njihovim jezgrama emitiraju snažne eksplozije mikrotalasa. Uz to, ovi motori s crnom rupom mogu stvoriti masivne mlaznice plazme koji također jarko svijetle pri mikrovalnim valnim duljinama. Neke od tih struktura plazme mogu biti veće od čitave galaksije koja sadrži crnu rupu.
Vrhunska kozmička mikrovalna priča
1964. znanstvenici sa sveučilišta Princeton David Todd Wilkinson, Robert H. Dicke i Peter Roll odlučili su izgraditi detektor za lov na kozmičke mikrovalne. Nisu bili jedini. Dvojica znanstvenika iz Bell Labs-a, Arno Penzias i Robert Wilson, također su gradili „rog“ u potrazi za mikrotalasima. Takvo zračenje predviđalo se početkom 20. stoljeća, ali nitko nije ništa poduzeo da ga istraži. Mjerenja znanstvenika iz 1964. pokazala su slabo pranje mikrovalnog zračenja po cijelom nebu. Sada se ispostavlja da je blijedi mikrovalni sjaj kozmički signal iz ranog svemira. Penzias i Wilson nastavili su dobijati Nobelovu nagradu za mjerenja i analize koje su doveli do potvrde kozmičke pozadine mikrovalnih pećnica (CMB).
Na kraju su astronomi dobili sredstva za izgradnju svemirskih mikrovalnih detektora koji mogu pružiti bolje podatke. Na primjer, satelitski preglednik Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) detaljno je proučio ovaj CMB početkom 1989. godine. Od tada su i druga opažanja napravljena pomoću Wilkinson mikrovalne pećnice za anizotropiju (WMAP) otkrila ovo zračenje.
CMB je svjetlosni prasak velikog događaja, događaj koji je pokrenuo naš svemir. Bilo je nevjerojatno vruće i energično. Kako se kozmos novorođenčeta širio, gustoća topline je opadala. U osnovi se hladilo, a malo topline proširilo se na veće i veće područje. Danas je svemir širok 93 milijarde svjetlosnih godina, a CMB predstavlja temperaturu od oko 2,7 Kelvina. Astronomi tu difuznu temperaturu smatraju mikrovalnim zračenjem i koriste manje fluktuacije u "temperaturi" CMB-a kako bi naučili više o podrijetlu i razvoju svemira.
Tehnički razgovor o mikrotalasnim pećnicama u svemiru
Mikrovalovi emitiraju na frekvencijama između 0,3 gigaherca (GHz) i 300 GHz. (Jedan gigaherc jednak je 1 milijardi Hertza. "Hertz" se koristi za opisivanje koliko ciklusa u sekundi nešto emitira, pri čemu je jedan Hertz jedan ciklus po drugi.) Ovaj raspon frekvencija odgovara valnoj duljini između milimetra (hiljadu tisuće metra) i metar. Za referencu, TV i radio emisije emitiraju u donjem dijelu spektra, između 50 i 1000 Mhz (megaherc).
Mikrovalno zračenje često se opisuje kao neovisni raspon zračenja, ali se također smatra dijelom znanosti o radio astronomiji. Astronomi se često odnose na zračenje valnih duljina u pojasu daleko infracrvena, mikrovalne i ultra-frekvencijske (UHF) radiopojasne kao dio "mikrovalnog" zračenja, iako su tehnički tri odvojena energetska pojasa.