Кіріспе
NASA спутнигі Explorer бағдарламасының Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), бастапқыда Microwave Anisotropy Probe (MAP және Explorer 80) деп аталған, 2001 жылдан 2010 жылға дейін жұмыс істеген ғарыш кемесі, ол ғарыштағы температураның айырмашылықтарын өлшеді – Ұлы Жарқынның (Big Bang) қалған сәулелі жылуы. Джонс Хопкинс университетінің профессоры Чарльз Л. Беннетт басқарған миссия NASA Годдард ғарыш ұшу орталығы мен Принстон университетінің бірлескен әріптестігімен жасалды. Ғаламның қазіргі кеңею жылдамдығы (Хаббл тұрақтысын қараңыз) 69.32-ге тең. Қазіргі уақытта ғаламның құрамы 4.628 қарапайым бариондық материядан; жарық шығармайтын және сіңірмейтін 24.02 суық қараңғы материядан; және ғаламның кеңеюін үдетіп отырған космологиялық тұрақты түріндегі 71.35 қараңғы энергиядан тұрады. Ғаламның қазіргі құрамының 1% -дан азы нейтринолардан құралған, бірақ WMAP өлшемдері 2008 жылы алғаш рет деректердің 3.26 нейтрино түрінің тиімді саны бар ғарыштық нейтрино фонының болуын көрсеткенін анықтады. Бұл құрам 0.0027 қисықтығы бар Эвклидтік жазық геометрияны көрсетеді. WMAP өлшемдері ғарыштық инфляция парадигмасын бірнеше жолмен, соның ішінде жазықтықты өлшеу арқылы қолдайды. Миссия түрлі марапаттарға ие болды: "Science" журналы WMAP-ты 2003 жылдың ең маңызды жаңалығы деп атады. Бұл миссияның нәтижелері "Ғылымдағы 2003 жылдан берігі ең ықпалды мақалалар" тізімінде бірінші және екінші орындарды иеленді. INSPIRE HEP деректер базасындағы физика және астрономия бойынша ең көп сілтеме жасалған мақалалардың тек үшеуі 2000 жылдан бері жарияланды, және олардың барлығы WMAP басылымдары. Беннет, Лайман А. Пейдж-младший және Дэвид Н. Спергель, соңғы екеуі Принстон университетінен, WMAP бойынша жұмыстары үшін 2010 жылғы астрономиядағы Шоу сыйлығын бөлісті. Беннет пен WMAP ғылыми тобы 2012 жылы космология бойынша Грубер сыйлығын алды. 2018 жылғы фундаменталдық физикадағы ілгерілеу сыйлығы Беннет, Гэри Хиншоу, Норман Яросик, Пейдж, Спергель және WMAP ғылыми тобына табысталды. 2010 жылдың қазан айында WMAP ғарыш кемесі тоғыз жылдық жұмыстан кейін гелиоцентрлік орбитада қалдырылды. WMAP-тың барлық деректері көпшілікке ашық және мұқият зерделенді. Соңғы ресми деректерді жариялау 2012 жылы тоғыз жылдық деректерді ұсынды. Деректердің кейбір аспектілері Стандартты космологиялық модель үшін статистикалық тұрғыдан ерекше. Мысалы, ең үлкен бұрыштық масштабтағы өлшем, төртполюс моменті, Модель болжағаннан сәл кішірек, бірақ бұл айырмашылық аса маңызды емес. Үлкен суық дақ және деректердің басқа да ерекшеліктері статистикалық тұрғыдан маңыздырақ, және оларды зерттеу жұмыстары жалғасуда.
The Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), originally known as the Microwave Anisotropy Probe (MAP and Explorer 80), was a NASA spacecraft operating from 2001 to 2010 which measured temperature differences across the sky in the cosmic microwave background (CMB) – the radiant heat remaining from the Big Bang. Headed by Professor Charles L. Bennett of Johns Hopkins University, the mission was developed in a joint partnership between the NASA Goddard Space Flight Center and Princeton University. The current expansion rate of the universe is (see Hubble constant) 69.32. The content of the universe currently consists of 4.628 ordinary baryonic matter; 24.02 cold dark matter (CDM) that neither emits nor absorbs light; and 71.35 of dark energy in the form of a cosmological constant that accelerates the expansion of the universe. Less than 1% of the current content of the universe is in neutrinos, but WMAP's measurements have found, for the first time in 2008, that the data prefer the existence of a cosmic neutrino background with an effective number of neutrino species of 3.26. The contents point to a Euclidean flat geometry, with curvature of 0.0027. The WMAP measurements also support the cosmic inflation paradigm in several ways, including the flatness measurement. The mission has won various awards: according to Science magazine, the WMAP was the Breakthrough of the Year for 2003. This mission's results papers were first and second in the "Super Hot Papers in Science Since 2003" list. Of the all time most referenced papers in physics and astronomy in the INSPIRE HEP database, only three have been published since 2000, and all three are WMAP publications. Bennett, Lyman A. Page Jr., and David N. Spergel, the latter both of Princeton University, shared the 2010 Shaw Prize in astronomy for their work on WMAP. Bennett and the WMAP science team were awarded the 2012 Gruber Prize in cosmology. The 2018 Breakthrough Prize in Fundamental Physics was awarded to Bennett, Gary Hinshaw, Norman Jarosik, Page, Spergel, and the WMAP science team. In October 2010, the WMAP spacecraft was derelict in a heliocentric graveyard orbit after completing nine years of operations. All WMAP data are released to the public and have been subject to careful scrutiny. The final official data release was the nine year release in 2012. Some aspects of the data are statistically unusual for the Standard Model of Cosmology. For example, the largest angular scale measurement, the quadrupole moment, is somewhat smaller than the Model would predict, but this discrepancy is not highly significant. A large cold spot and other features of the data are more statistically significant, and research continues into these.
Мақсаттар
WMAP-тың мақсаты – ғарыштық микротолқынды фон сәулеленуіндегі температуралық айырмашылықтарды өлшеу болды. Осы анизотропиялар ғаламның геометриясын, құрамын және эволюциясын өлшеу үшін, сондай-ақ Ұлы жарылыс моделін және ғарыштық инфляция теориясын тексеру үшін қолданылды. Картада 3,145,728 пиксел бар, ал шарды пикселдеу үшін HEALPix схемасы пайдаланылады. Телескоп сонымен қатар ғарыштық микротолқынды фонның E режиміндегі поляризациясын өлшеді. WMAP-қа дейін ғарыштық микротолқынды фонды бақылау үшін екі миссия жүргізілді: (i) КМБ анизотропиясының жоғарғы шегін анықтаған кеңестік «RELIKT 1» және (ii) КМБ-ның ірі масштабты флуктуацияларын алғаш хабарлаған АҚШ-тың «COBE» спутнигі. WMAP өзінің «COBE» спутнигінен 33 есе жоғары бұрыштық ажыратымдылыққа және 45 есе жоғары сезімталдыққа ие болды. Одан кейінгі Еуропалық «Planck» миссиясы (2009–2013 жылдары жұмыс істеді) WMAP-тан жоғары ажыратымдылыққа және сезімталдыққа ие болды, сондай-ақ WMAP-тың 5 емес, 9 жиілік диапазонында байқады, бұл астрофизикалық алдыңғы жолдағы модельдерді жақсартуға мүмкіндік берді.
The WMAP was preceded by two missions to observe the CMB; (i) the Soviet RELIKT 1 that reported the upper limit measurements of CMB anisotropies, and (ii) the U. S. COBE satellite that first reported large scale CMB fluctuations. The WMAP was 45 times more sensitive, with 33 times the angular resolution of its COBE satellite predecessor. The successor European Planck mission (operational 2009–2013) had a higher resolution and higher sensitivity than WMAP and observed in 9 frequency bands rather than WMAP's 5, allowing improved astrophysical foreground models.
Ғарыш кемесі
Телескоптың негізгі шағылыстыратын айналары – сигналды екінші айналарға шоғырландыратын, қарама-қарсы бағытталған екі Грегориан тарелкасы. Олар ең жақсы тиімділік үшін жасалған: Korex өзегіне негіделген көміртек талшықты қабық, алюминий мен кремний оксидінің жұқа қабатымен жабылған. Екінші шағылыстырғыштар сигналдарды негізгі шағылыстырғыштардың астындағы фокустық жазықтықта орналасқан, толқынды қоректендіру мүйіздеріне жібереді.