Nauwkeuriger meting temperatuur van de achtergrondstraling

Amerikaanse astronomen hebben op een heel "klassieke' manier heel nauwkeurig de temperatuur afgeleid van de kosmische achtergrondstraling. Dit is de straling die dateert uit de periode dat het heelal nog maar een paar honderdduizend jaar oud was. In die tijd vond er een ontkoppeling plaats tussen straling en materie in de baaierd van energie waaruit het heelal was ontstaan. De sterk afgekoelde straling manifesteert zich nu overal aan de hemel als een heel zwakke microgolfstraling met een temperatuur van bijna 3 Kelvin.

Bij de recente meting werd gebruik gemaakt van een tussenstap: de astronomen maten de straling van cyaanmoleculen die zich in de wolken gas en stof tussen de sterren bevinden. Deze moleculen absorberen een beetje achtergrondstraling en komen daardoor in een hogere energietoestand. Deze is echter niet stabiel en daarom zenden de moleculen hun extra energie direct weer uit. De intensiteit van deze "warmtestraling', op een golflengte van 2,6 mm, is een maat voor de temperatuur van de kosmische achtergrondstraling.

Astronomen van Northwestern University en van de universiteit van Californië hebben de straling van de cyaanmoleculen gemeten in vijf verschillende richtingen in de ruimte. Zij brachten ook correcties aan voor kleine lokale effecten, zoals de (geringe) extra energie die de cyaanmoleculen krijgen door botsingen met elektronen. Uiteindelijk vinden zij een waarde van 2,729 K voor de temperatuur van de kosmische achtergrondstraling. Deze waarde komt verbluffend nauwkeurig overeen met de 2,726 K die twee jaar geleden werd gemeten door de speciaal voor dit doel gebouwde Cosmic Background Explorer (COBE) satelliet (Astrophys. J. 413, L 71).

De recente metingen hebben overigens een interessante historische voorgeschiedenis. Al in 1941 leidde de Amerikaanse astronoom Walter S. Adams uit spectra van cyaanmoleculen af dat dit gas in de ruimte straling absorbeert. Enkele jaren later berekende de Canadees Andrew McKellar, van het Dominion Astrophysical Observatory in Brits Columbia, een temperatuur van 2,3 K voor dit gas. Men wist echter niet wat de oorzaak was van de verwarming van dit gas, omdat het bestaan van een kosmische achtergrondstraling pas twintig jaar later, in 1964, zou worden ontdekt.

    • George Beekman