Modelo 3D publicado de la radiación reliquia del Universo para imprimir

¿No estás seguro de cómo decorar tu escritorio? ¿Qué le parece esta opción? Una copia pequeña del Universo temprano. A saber, la esfera de radiación relicta : la radiación de fondo de microondas que llena el Universo que surgió durante la era de la recombinación primaria de hidrógeno.

Este no es solo un recuerdo hermoso, sino un modelo científicamente verificado compilado de acuerdo con el observatorio espacial Planck . Se puede usar como guía de estudio. Junto con el desplazamiento al rojo cosmológico, la radiación relicta se considera una de las principales confirmaciones de la teoría del Big Bang.

Según la teoría del Big Bang, el Universo temprano era un plasma caliente de electrones, protones y fotones. En este plasma, los fotones se emitían constantemente, colisionaban con otras partículas y se absorbían. A medida que el Universo se expandió, el desplazamiento al rojo cosmológico hizo que el plasma se enfriara, por lo que en cierta etapa los electrones desacelerados comenzaron a combinarse con los protones desacelerados, formando los primeros átomos en el Universo (este proceso se llama recombinación primaria de hidrógeno). Esto sucedió aproximadamente 380,000 años después del Big Bang, a una temperatura de plasma de aproximadamente 3,000 ° K.

Desde ese momento, algunos fotones pudieron moverse libremente en el espacio, prácticamente sin interactuar con la materia. Radiación de reliquia: esos fotones antiguos que emitieron el plasma del Universo temprano después del Big Bang hacia la futura ubicación de la Tierra. Después de 13.800 millones de años, los fotones aún nos llegan, porque la expansión del universo aún está en curso.

Ahora la temperatura de radiación es de aproximadamente 2.7 ° K. Viene de todos lados casi de manera uniforme.

El Universo observado en refracción a través de la radiación relicta se llama la superficie de la última dispersión. Este es el objeto más distante que podemos observar.

Un fenómeno interesante de la radiación relicta es su anisotropía, es decir, la heterogeneidad. En marzo de 2013, especialistas de la Agencia Espacial Europea publicaron el mapa de radiación relicto más detallado compilado a partir de la recopilación de datos del observatorio espacial Planck desde 2009.



Dos fenómenos extraños son claramente visibles en este mapa. El primero es el cambio en la amplitud de la temperatura en las dos mitades del Universo.


Cambio en la amplitud de la temperatura en dos mitades del Universo El

segundo fenómeno es un punto frío inusualmente grande, claramente visible en el mapa. Anteriormente, los expertos creían que esto era un error de medición. Pero el Observatorio de Planck proporcionó información más precisa, confirmando el efecto.


Comparación de la resolución de satélites astronómicos que registran radiación relicta

Según los científicos, la desigualdad de la radiación relicta (fluctuaciones de temperatura) se debe a las oscilaciones de plasma en el pequeño Universo temprano poco después del Big Bang.

Tradicionalmente, las fluctuaciones de temperatura se muestran por áreas de diferentes colores. Por ejemplo, las áreas más calientes son rojas y las más frías son azules. Estas áreas se proyectan en un mapa plano utilizando la proyección estereográfica estándar . Hubo intentos de crear modelos 3D de computadora de la esfera CMB, que el usuario podía rotar y ver en la pantalla. Pero en este caso, la información sobre la anisotropía se transmitió de acuerdo con el mismo principio visual a través de la escala de colores.

Los graduados del Departamento de Física del Imperial College de Londres han propuesto una nueva forma de visualizar utilizando la impresión 3D . En la esfera de radiación relicta diseñada por ellos, las regiones de diferentes temperaturas se sienten no solo visualmente, sino también táctilmente. En su opinión, el campo portátil de CMB, que se puede tener en cuenta, tiene una serie de ventajas en el trabajo educativo y científico, y es especialmente útil para las personas con discapacidad visual.

Anteriormente, la impresión 3D ya se usaba para visualizar funciones matemáticas y los resultados de modelar sistemas complejos .


El Triángulo de Penrose es una de las figuras imposibles que Knill y Slavkovsky intentaron imprimir en una impresora 3D, los autores del trabajo científico " Ilustración matemática usando impresoras 3D"»

CMB es otro ejemplo de la aplicación útil de la impresión 3D con fines científicos. Para convertir los datos científicos del Observatorio Espacial de Planck al formato STL, los jóvenes científicos británicos utilizaron los programas MeshLab, Cura, Blender !, Netfabb y otros.

El trabajo científico se publica en la revista European Journal of Physics (doi: 10.1088 / 0143-0807 / 38/1/015601).

Los archivos para imprimir se presentan por separado en un alojamiento científico de Zenodo.

128_scaled.stl : archivo STL para imprimir la versión monocroma (los investigadores utilizaron la impresora Ultimaker).
cmbhollow.wrl : archivo VRML para colorear el producto en ZPrinter.



Un método similar es adecuado para visualizar otros datos científicos, incluidos los resultados de observaciones astronómicas. Por ejemplo, para imprimir mapas topográficos de planetas, modelos de superficies y la estructura interna de las estrellas, distribución de estrellas en galaxias, distribución de materia en un modelo a escala del Universo. En cierto sentido, este trabajo puede considerarse como el primer modelo conceptual para una gran cantidad de casos de uso potenciales.

Source: https://habr.com/ru/post/es398627/