COBE

Af professor Henning Jørgensen, Astronomisk Observatorium, Københavns Universitet.

For at besvare det spørgsmål opsendte NASA den amerikanske satellit COBE i 1989. Et af instrumenterne ombord på COBE var netop konstrueret til at måle små forskelle i temperaturerne fra sted til sted på himlen. Efter flere års observationer blev det fastslået, at der virkelig findes nogle meget svage fluktuationer i baggrundsstrålingen.

Desværre var COBE ikke særligt skarpsynet. Målingerne i mikrobølgeområdet foregik ved hjælp af antennesystemer, og vinkelopløsningen blev ikke bedre end ca. 10 grader på himlen. (Til sammenligning er øjets opløsningsevne 500 gange bedre). Med COBE’s opløsningsevne kan man ikke registrere fluktuationer med en vinkeludstrækning mindre end 10 grader.

Påvisningen af fluktuationerne er imidlertid et meget vigtigt resultat i kosmologien – på linie med opdagelserne af universets udvidelse og den kosmiske baggrundsstråling. Fluktuationer i baggrundsstrålingen med en vinkeludstrækning på ca. 1 grad på himlen er særligt interessante, da de fortæller os meget mere om, hvad der er sket i de første 300.000 år af universets levetid.

Argumentet er enkelt. Intet signal udbreder sig hurtigere end lyshastigheden. Kun stofelementer, der ligger mindre end 300.000 lysår fra hinanden, har haft mulighed for at vekselvirke med hinanden før rekombinationsfasen. 300.000 lysår ved rekombinationsfasen svarer til en grad på himlen. Detaljerede modelberegninger, der tager hensyn til vekselvirkningen mellem stof og stråling, viser, at netop fluktuationer med en vinkeludstrækning på omkring en grad er særligt kraftige. Udstrækning og styrke afhænger af de nøjagtige værdier, der antages for Hubble konstanten, massetætheden af normalt (baryonisk) stof og af massetætheden af det mørke stof (dvs stof som ikke udsender lys) samt af enkelte andre parametre.

Her ses resultatet af to simuleringer af universets baggrundsstråling. Himlen er foldet ud som en plan – helt i stil med den måde, man også af og til anvender til et atlas over hele Jorden.

Det øverste billede viser, hvad COBE ville se, og det nederste billede hvad Planck vil se.

Ved at sammenligne Plancks observationer med modelberegninger kan man finde det sæt af kosmologiske parametre, der giver den bedste overensstemmelse.