Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) - auch bekannt als Microwave Anisotropy Probe (MAP), und Forscher 80 - ist ein Raumfahrzeug, das Unterschiede in der Temperatur des Rests des Urknalls leuchtende Hitze - die Kosmische Mikrowellenhintergrundradiation - über den vollen Himmel misst. Angeführt von Professor Charles L. Bennett, Universität von Johns Hopkins, wurde die Mission in einer gemeinsamen Partnerschaft zwischen der NASA Raumflugzentrum von Goddard und Universität von Princeton entwickelt. Das WMAP Raumfahrzeug wurde am 30. Juni 2001 um 19:46:46 Uhr GDT von Florida gestartet. Die WMAP Mission folgt der COBE Raummission nach und war die zweite mittlere Klasse (MIDEX) Raumfahrzeug des Forscher-Programms. 2003 wurde KARTE WMAP zu Ehren vom Kosmologen David Todd Wilkinson (1935-2002) umbenannt, wer ein Mitglied der Wissenschaftsmannschaft der Mission gewesen war.

Die Maße von WMAP haben die Schlüsselrolle im Herstellen des aktuellen Standardmodells der Kosmologie gespielt: das Modell des Lambdas-CDM. WMAP Daten sind sehr gut durch ein Weltall passend, das durch die dunkle Energie in der Form einer kosmologischen Konstante beherrscht wird. Andere kosmologische Daten entsprechen auch, und beschränken zusammen dicht das Modell. Im Modell des Lambdas-CDM des Weltalls ist das Alter des Weltalls 13.75 ± 0.11 Milliarden Jahre. Der Entschluss der WMAP Mission vom Alter des Weltalls zu besser als 1-%-Präzision wurde durch das Guinness-Buch von Weltaufzeichnungen anerkannt. Die aktuelle Wachstumsrate des Weltalls ist (sieh Hubble unveränderlich) 70.5 ± 1.3 km · s · Mpc. Der Inhalt des Weltalls besteht jetzt aus 4.56 % ± baryonic gewöhnliche 0.15-%-Sache; 22.8 % ± Kalte Dunkle 1.3-%-Sache (CDM), die weder ausstrahlt noch Licht absorbiert; und 72.6 % ± 1.5 % der dunklen Energie in der Form einer kosmologischen Konstante, die die Vergrößerung des Weltalls beschleunigt. Der weniger als 1 % des aktuellen Inhalts des Weltalls ist in neutrinos, aber die Maße von WMAP haben zum ersten Mal 2008 gefunden, dass die Daten die Existenz eines kosmischen Neutrino-Hintergrunds mit einer wirksamen Zahl von Neutrino-Geschmäcken nach 4.4 ± 1.5, im Einklang stehend mit der Erwartung von 3.06 bevorzugen. Der Inhalt weist zu einer "flachen" Euklidischen flachen Geometrie mit dem Verhältnis der Energiedichte in der Krümmung zur kritischen Dichte hin die Ergebnis-Papiere der 0.0179 Dieser Mission waren erst und in den "Super Heißen Zeitungen in der Wissenschaft Seit 2003" Liste zweit. Der am meisten Verweise angebrachten Papiere aller Zeiten in der Physik und Astronomie in der SPITZE-Datenbank sind nur drei seit 2000 veröffentlicht worden, und alle drei sind WMAP Veröffentlichungen. Am 27. Mai 2010 wurde es dieser Bennett, Lyman A. Page der Jüngere bekannt gegeben. und David N. Spergel, die Letzteren beide der Universität von Princeton, würde den 2010-Preis von Shaw in der Astronomie für ihre Arbeit an WMAP teilen.

Bezüglich des Oktobers 2010 ist das WMAP Raumfahrzeug in einer Kirchhof-Bahn nach 9 Jahren von Operationen. Die Astronomie und Physik Ältere Rezensionstafel am Hauptquartier von NASA haben insgesamt 9 Jahre von WMAP Operationen den ganzen dem September 2010 gutgeheißen. Alle WMAP Daten werden zum Publikum veröffentlicht und sind der sorgfältigen genauen Untersuchung unterworfen gewesen. Neue Überprüfungen von WMAP Daten haben systematische Fehler aufgedeckt. Ein voraussagbares, Ansehen-veranlasstes Quadrupol-Muster der WMAP Mission ist in der vollkommenen Abmachung mit dem veröffentlichten WMAP Quadrupol. Ansehen-veranlasster anisotropy ist ein häufiges Problem für alle Kehren-Missionen und wie die Vordergrundemissionen, sollte von Endkarten entfernt werden. Einige der Korrektur-Techniken und Analysen durch Kritiker sind von Dritten kopiert worden und scheinen richtig. Nach Korrekturen ist alles, was bleibt, eine fast nichts sagende Oberfläche und folglich viel weniger Information als ursprünglich veröffentlicht.

Einige Aspekte der Daten sind für das Standardmodell der Kosmologie statistisch ungewöhnlich. Zum Beispiel sind die größten Maße der winkeligen Skala, der Quadrupol-Moment, etwas kleiner, als das Modell voraussagen würde, aber diese Diskrepanz ist nicht hoch bedeutend. Ein großer kalter Punkt und andere Eigenschaften der Daten sind mehr statistisch bedeutend, und Forschung geht in diese weiter.

Ziele

Das WMAP Ziel ist, die Temperaturunterschiede in der Radiation von Cosmic Microwave Background (CMB) zu messen. Die anisotropies werden dann verwendet, um die Geometrie des Weltalls, Inhalt und Evolution zu messen; und das Urknall-Modell und die kosmische Inflationstheorie zu prüfen. Dafür schafft die Mission eine Karte des vollen Himmels des CMB mit einer 13 arcminute Entschlossenheit über die Mehrfrequenzbeobachtung. Die Karte verlangt, dass wenigste systematische Fehler, kein aufeinander bezogenes Pixel-Geräusch, und genaue Kalibrierung, Genauigkeit der winkeligen Skala sichern, die größer ist als seine Entschlossenheit. Die Karte enthält 3,145,728 Pixel, und verwendet das HEALPix Schema an pixelize der Bereich. Das Fernrohr misst auch die E-Weise-Polarisation des CMB und Vordergrundpolarisation; sein Leben ist 27 Monate; 3, um die Position, 2 Jahre der Beobachtung zu erreichen.

Entwicklung

Die KARTE-Mission wurde NASA 1995 vorgeschlagen, für die Definitionsstudie 1996 ausgewählt, und hat für die Entwicklung 1997 genehmigt.

Dem WMAP wurde durch zwei Missionen vorangegangen, den CMB zu beobachten; (i) der sowjetische RELIKT-1, der die Maße der oberen Grenze von CMB anisotropies, und (ii) die Vereinigten Staaten gemeldet hat. COBE Satellit, der groß angelegte CMB Schwankungen, und das Boden-basierte und die Ballon-Experimente gemeldet hat, die die kleinen Schwankungen in Flecken des Himmels messen: der Bumerang, der Kosmische Hintergrundimager und die Sehr Kleine Reihe. Der WMAP, ist mit 33mal der winkeligen Entschlossenheit seines COBE Satellitenvorgängers 45mal empfindlicher.

Raumfahrzeug

Die primären nachdenkenden Spiegel des Fernrohrs sind ein Paar von Gregorianischen 1.4 M x 1.6-M-Teller (Einfassungen entgegengesetzten Richtungen), dieser Fokus das Signal auf ein Paar von 0.9m x nachdenkende sekundäre 1.0-M-Spiegel. Sie werden für die optimale Leistung gestaltet: Eine Kohlenstoff-Faser schält auf einen Kern von Korex, der mit Aluminium- und Silikonoxyd dünn gekleidet ist. Die sekundären Reflektoren übersenden die Signale zu den gewellten feedhorns, die auf einem im Brennpunkt stehenden Flugzeug-Reihe-Kasten unter den primären Reflektoren sitzen.

Die Empfänger sind mit der Polarisation empfindliches Differenzial radiometers das Messen des Unterschieds zwischen zwei Fernrohr-Balken. Das Signal wird mit HEMT rauscharmen Verstärkern verstärkt. Es gibt 20 Futter, 10 in jeder Richtung, von der ein radiometer ein Signal sammelt; das Maß ist der Unterschied im Himmel-Signal von entgegengesetzten Richtungen. Der Richtungstrennungsazimut ist 180 Grade; der Gesamtwinkel ist 141 Grade. Um zu vermeiden, Milchstraße-Milchstraße-Vordergrundsignale zu sammeln, verwendet der WMAP fünf getrennte Radiofrequenzbänder von 23 GHz bis 94 GHz.

Die Basis des WMAP ist eine 5.0m-Diameter-Sonnenkollektor-Reihe, die die Instrumente im Schatten während CMB Beobachtungen, (durch das Halten des Handwerks ständig umgebogen an 22 Graden, hinsichtlich der Sonne) behält. Auf die Reihe sitzen ein unterstes Deck (die warmen Bestandteile unterstützend), und ein Spitzendeck. Die kalten Bestandteile des Fernrohrs: Die im Brennpunkt stehende stufige Reihe und die Spiegel, werden von den warmen Bestandteilen mit einer zylindrischen, 33 Cm langen Thermalisolierungsschale oben auf dem Deck getrennt.

Passive Thermalheizkörper kühlen den WMAP zu ca ab. 90 Grade K; sie werden mit den rauscharmen Verstärkern verbunden. Das Fernrohr verbraucht 419 W der Macht. Die verfügbaren Fernrohr-Heizungen sind Notüberleben-Heizungen, und es gibt eine Sender-Heizung, verwendet, um sie wenn davon zu wärmen. Die Temperatur des WMAP Raumfahrzeugs wird mit Platin-Widerstandsthermometern kontrolliert.

Die Kalibrierung des WMAP wird mit dem CMB Dipol und den Maßen Jupiters bewirkt; die Balken-Muster werden gegen Jupiter gemessen. Die Daten des Fernrohrs werden täglich über 2 GHz transponder Versorgung eines 667kbit/s downlink zu einem 70-M-Tiefraumnetzfernrohr weitergegeben. Das Raumfahrzeug hat zwei transponders, ein eine überflüssige Unterstützung; sie sind - ca minimal aktiv. 40 Minuten täglich - um Radiofrequenzeinmischung zu minimieren. Die Position des Fernrohrs, wird in seinen drei Äxten, mit drei Reaktionsrädern, Gyroskopen, zwei Sternspürenlesern und Sonne-Sensoren aufrechterhalten, und wird mit acht hydrazine Trägerraketen gesteuert.

Start, Schussbahn und Bahn

Das WMAP Raumfahrzeug hat das Raumfahrtzentrum von Kennedy am 20. April 2001 erreicht. Seit zwei Monaten geprüft, wurde es über das Delta II 7425 Rakete am 30. Juni 2001 gestartet. Es hat begonnen, auf seiner inneren Macht fünf Minuten zu funktionieren, bevor sein Stapellauf, und so fortgesetzt hat zu funktionieren, bis sich die Sonnenkollektor-Reihe aufgestellt hat. Der WMAP wurde aktiviert und kontrolliert, während er kühl geworden ist. Am 2. Juli hat es begonnen, zuerst mit der Flugprüfung (davon zu arbeiten, bis zum 17. August loszufahren), hat dann unveränderliche, formelle Arbeit begonnen. Später hat es drei Erdmondphase-Schleifen bewirkt, seinen sidelobes messend, ist dann durch den Mond am 30. Juli, enroute zum Lagrangian mit der Sonneerdpunkt geflogen, dorthin am 1. Oktober 2001, Werden, dadurch, die erste CMB Beobachtungsmission dauerhaft angeschlagen dorthin ankommend.

Die Position des Raumfahrzeugs an Lagrange 2, (1.5 Millionen Kilometer von der Erde) minimiert den Betrag, Sonnen-Land- und Mondemissionen eingeschrieben zu verseuchen, und stabilisiert es thermisch. Um den kompletten Himmel anzusehen, ohne auf die Sonne zu achten, verfolgt der WMAP einen Pfad ringsherum in einer Bahn von Lissajous ca. 1.0 Grad zu 10 Graden, mit einer 6-monatigen Periode. Das Fernrohr rotiert einmal alle 2 Minuten, 9 Sekunden" (0.464 rpm) und precesses im Verhältnis von 1 Revolution pro Stunde. WMAP misst den kompletten Himmel alle sechs Monate, und hat sein erstes, Beobachtung des vollen Himmels im April 2002 vollendet.

Vordergrundstrahlensubtraktion

Der WMAP beobachtet in fünf Frequenzen, das Maß und die Subtraktion der Vordergrundverunreinigung (von der Milchstraße und den extragalaktischen Quellen) vom CMB erlaubend. Die Hauptemissionsmechanismen sind Synchrotron-Radiation und Emission ohne freien (die niedrigeren Frequenzen beherrschend) und Astrophysical-Staub-Emissionen (die höheren Frequenzen beherrschend). Die geisterhaften Eigenschaften dieser Emissionen tragen verschiedene Beträge zu den fünf Frequenzen bei, so ihre Identifizierung und Subtraktion erlaubend.

Vordergrundverunreinigung wird auf mehrere Weisen entfernt. Ziehen Sie erstens noch vorhandene Emissionskarten von den Maßen des WMAP ab; verwenden Sie zweitens die bekannten, geisterhaften Werte der Bestandteile, um sie zu identifizieren; passen Sie drittens gleichzeitig die Position und Spektrum-Daten der Vordergrundemission mit Extradateien. Vordergrundverunreinigung wird auch durch das Verwenden nur der Karte-Teile des vollen Himmels mit kleinster Vordergrundverunreinigung reduziert, während man die restlichen Karte-Teile maskiert.

Maße und Entdeckungen

Jahresdatenausgabe

Am 11. Februar 2003, gestützt auf dem Wert eines Jahres von WMAP Daten, hat NASA das letzte berechnete Alter, die Zusammensetzung und das Image des Weltalls bis heute veröffentlicht, das "solches atemberaubendes Detail enthält, dass es eines der wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse von letzten Jahren sein kann"; die Daten übertreffen vorherige CMB Maße.

Gestützt auf dem Modell des Lambdas-CDM hat die WMAP Mannschaft kosmologische Rahmen von den erst-jährigen Ergebnissen des WMAP erzeugt. Drei Sätze werden unten gegeben; die ersten und zweiten Sätze sind WMAP Daten; der Unterschied ist die Hinzufügung von geisterhaften Indizes, Vorhersagen von einigen Inflationsmodellen. Die dritte Datei verbindet die WMAP Einschränkungen mit denjenigen von anderen CMB-Experimenten (ACBAR und CBI), und Einschränkungen von 2dF Milchstraße-Rotverschiebungsüberblick und Alpha-Waldmaße von Lyman. Bemerken Sie, dass es Entartungen unter den Rahmen gibt, ist das bedeutendste zwischen und; die gegebenen Fehler sind an 68-%-Vertrauen.

</Zentrum>

Mit den be-passenden Daten und theoretischen Modellen hat die WMAP Mannschaft die Zeiten von wichtigen universalen Ereignissen einschließlich der Rotverschiebung der Wiederionisation bestimmt; die Rotverschiebung des Entkoppelns, (und das Alter des Weltalls am Entkoppeln,); und die Rotverschiebung der Gleichheit der Sache/Radiation. Sie haben die Dicke der Oberfläche des letzten Zerstreuens bestimmt, um in der Rotverschiebung zu sein, oder. Sie haben die aktuelle Dichte von baryons, und das Verhältnis von baryons zu Fotonen bestimmt. Die Entdeckung des WMAP einer frühen Wiederionisation hat warme dunkle Sache ausgeschlossen.

Die Mannschaft hat auch Milchstraße-Emissionen an den WMAP Frequenzen untersucht, einen 208-Punkte-Quellkatalog erzeugend. Außerdem haben sie die Wirkung von Sunyaev-Zel'dovich an 2.5 &sigma beobachtet; die stärkste Quelle ist die Koma-Traube.

Dreijährige Datenausgabe

Die dreijährigen WMAP Daten wurden am 17. März 2006 veröffentlicht. Die Daten haben Temperatur und Polarisationsmaße des CMB eingeschlossen, der weitere Bestätigung des normalen flachen Lambdas-CDM vorbildliche und neue Beweise zur Unterstutzung der Inflation zur Verfügung gestellt hat.

Die 3-jährigen WMAP Daten allein zeigen, dass das Weltall dunkle Sache haben muss. Ergebnisse wurden geschätzt, sowohl nur WMAP Daten, als auch mit einer Mischung von Parameter-Einschränkungen von anderen Instrumenten, einschließlich anderer CMB-Experimente (ACBAR, CBI und BUMERANG), SDSS, 2dF Milchstraße-Rotverschiebungsüberblick, der Supernova-Vermächtnis-Überblick und die Einschränkungen auf vom Hubble Raumfernrohr unveränderlichen Hubble verwendend.

</Zentrum>

[a] Die optische Tiefe zur Wiederionisation hat sich wegen Polarisationsmaße verbessert.

[b]

Fünfjährige Datenausgabe

Die fünfjährigen WMAP Daten wurden am 28. Februar 2008 veröffentlicht. Die Daten haben neue Beweise für den kosmischen Neutrino-Hintergrund, Beweise eingeschlossen, dass es eine halbe Milliarde Jahre für die ersten Sterne übernommen hat, um das Weltall und die neuen Einschränkungen auf die kosmische Inflation wiederzuionisieren.

Die Verbesserung in den Ergebnissen ist aus beiden gekommen, zusätzliche 2 Jahre von Maßen (die Datei-Läufe zwischen der Mitternacht am 10. August 2001 zur Mitternacht vom 9. August 2006) habend, sowie verbesserte Daten verwendend, die Techniken und einer besseren Charakterisierung des Instrumentes am meisten namentlich der Balken-Gestalten bearbeiten. Sie machen auch von den 33 GHz Beobachtungen Gebrauch, um kosmologische Rahmen zu schätzen; vorher waren nur die 41 GHz und 61 GHz Kanäle verwendet worden. Schließlich wurden verbesserte Masken verwendet, um Vordergrund zu entfernen.

Verbesserungen zu den Spektren waren in der 3. akustischen Spitze und den Polarisationsspektren.

Die Maße stellen Einschränkungen auf den Inhalt des Weltalls zurzeit, dass der CMB ausgestrahlt wurde; in der Zeit wurden 10 % des Weltalls aus neutrinos, 12 % von Atomen, 15 % von Fotonen und dunkler 63-%-Sache zusammengesetzt. Der Beitrag der dunklen Energie war zurzeit unwesentlich. Es hat auch den Inhalt des heutigen Weltalls beschränkt; 4.6-%-Atome, dunkle 23-%-Sache und dunkle 72-%-Energie.

Die WMAP fünfjährigen Daten wurden mit Maßen vom Typ Ia Supernova (SNe) und Baryon Akustische Schwingungen (BAO) verbunden.

Die elliptische Gestalt des WMAP skymap ist das Ergebnis eines Vorsprungs von Mollweide.

</Zentrum>

Die Daten stellen Grenzen auf den Wert des Verhältnisses des Tensor zum Skalar, r

Der extragalactic Quellkatalog wurde ausgebreitet, um 390 Quellen einzuschließen, und Veränderlichkeit wurde in der Emission von Mars und Saturn entdeckt.

Siebenjährige Datenausgabe

Die Siebenjährigen WMAP Daten wurden am 26. Januar 2010 veröffentlicht. Gemäß dem Daten ist das Weltall 13.75 ±0.11 bln. Jahre alt. Als ein Teil dieser Ausgabe wurden Ansprüche auf Widersprüchlichkeiten mit dem Standardmodell untersucht. Wie man zeigte, waren die meisten, und wahrscheinlich wegen a posteriori der Auswahl nicht statistisch bedeutend (wo man eine unheimliche Abweichung sieht, aber scheitert, richtig zu denken, wie hart man geschaut hat; eine Abweichung mit 1:1000 wird Wahrscheinlichkeit normalerweise gefunden, ob man eintausendmal versucht). Für die Abweichungen, die wirklich bleiben, gibt es keine alternativen kosmologischen Ideen (zum Beispiel, es scheint, Korrelationen mit dem ekliptischen Pol zu geben). Es scheint am wahrscheinlichsten, dass diese wegen anderer Effekten mit dem Bericht sind, Unklarheiten in der genauen Balken-Gestalt und dem anderen möglichen kleinen Bleiben instrumental und Analyse-Probleme erwähnend.

Die andere Bestätigung der Hauptbedeutung ist von der Summe der Sache/Energie im Weltall in der Form der Dunklen Energie - 72.8 % (innerhalb von 1.6 %) als nicht 'Partikel'-Hintergrund und Dunkle Sache - 22.7 % (innerhalb von 1.4 %) von nicht baryonic (U-Boot atomar) 'Partikel'-Energie. Das verlässt Sache oder baryonic Partikeln (Atome) an nur 4.56 % (innerhalb von 0.16 %).

</Zentrum></Zentrum>

Hauptergebnis

Das Hauptergebnis der Mission wird in den verschiedenen ovalen Karten des CMB Spektrums im Laufe der Jahre enthalten. Diese ovalen Images präsentieren den Temperaturvertrieb, der von der WMAP Mannschaft von den Beobachtungen durch das Fernrohr der Mission gewonnen ist. Gemessen ist die bei einer Gesetzinterpretation von Planck des Mikrowellenhintergrunds erhaltene Temperatur. Die ovale Karte bedeckt den ganzen Himmel. Die Ergebnisse beschreiben den Staat des Weltalls nur ungefähr hunderttausend Jahre nach dem "Urknall", der ungefähr 13.7 Milliarden Jahre vor unserer Zeit geschehen ist. Der Mikrowellenhintergrund ist in der Temperatur sehr homogen (die Verhältnisschwankungen vom bösartigen, das jetzt noch 2.7 kelvins ist, sind nur der Ordnung 5x10. Die Temperaturschwankungen entsprechend den lokalen Richtungen werden durch verschiedene Farben präsentiert (die "roten" Richtungen, sind der "blaue" Richtungskühler heißer als der Durchschnitt).

Später folgende Missionen und zukünftige Maße

Die ursprüngliche Zeitachse für WMAP hat ihm zwei Jahre von Beobachtungen gegeben; diese wurden vor dem September 2003 vollendet. Missionserweiterungen wurden 2002, 2004, 2006, und 2008 gewährt, dem Raumfahrzeug insgesamt 9 Beobachten-Jahre gebend, die August 2010 und im Oktober 2010 beendet haben, das Raumfahrzeug wurde zu einer speziellen Kirchhof-Bahn bewegt. außerhalb L2, in dem es die Sonne 14mal alle 15 Jahre umkreist.

Das Raumfahrzeug von Planck, das auf am 14. Mai 2009 gestartet ist, misst auch den CMB und hat zum Ziel, die Maße zu raffinieren, die durch WMAP, sowohl in der Gesamtintensität als auch in Polarisation gemacht sind. Verschiedener Boden - und Ballon-basierte Instrumente hat auch CMB Beiträge geleistet oder wird gebaut, um so zu tun. Viele werden das Suchen nach der B-Weise-Polarisation gezielt, die von den einfachsten Modellen der Inflation, einschließlich EBEX, Spinne, BICEP2, Keck erwartet ist, RUHIG, KLASSE, SPTpol und andere.

Siehe auch

• Die Liste des kosmischen Mikrowellenhintergrunds experimentiert

Kommentare

Primäre Quellen

Außenverbindungen

• Das Einschätzen des Weltalls
• Über WMAP und den kosmischen Mikrowellenhintergrund - Artikel an Space.com
• Urknall-Glühen deutet vom trichterförmigen Weltall, NewScientist, am 15. April 2004 an
• NASA am 16. März 2006 WMAP Inflation hat Presseinformation verbunden