Diterbitkan model 3D dari peninggalan radiasi Semesta untuk dicetak

Tidak yakin bagaimana cara menghias desktop Anda? Bagaimana Anda menyukai opsi ini: salinan kecil dari Semesta awal. Yakni, bola radiasi peninggalan - radiasi latar belakang gelombang mikro yang memenuhi Semesta yang muncul selama era rekombinasi hidrogen primer.

Ini bukan hanya suvenir yang indah, tetapi model yang diverifikasi secara ilmiah disusun sesuai dengan observatorium ruang Planck . Itu dapat digunakan sebagai panduan belajar. Seiring dengan pergeseran merah kosmologis, radiasi relik dianggap sebagai salah satu konfirmasi utama teori Big Bang.

Menurut teori Big Bang, alam semesta awal adalah plasma panas dari elektron, proton dan foton. Dalam plasma ini, foton terus-menerus dipancarkan, bertabrakan dengan partikel lain, dan diserap. Ketika Semesta mengembang, pergeseran merah kosmologis menyebabkan plasma menjadi dingin, sehingga pada tahap tertentu elektron yang melambat mulai bergabung dengan proton yang melambat, membentuk atom-atom pertama di Semesta (proses ini disebut rekombinasi primer hidrogen). Ini terjadi sekitar 380.000 tahun setelah Big Bang, pada suhu plasma sekitar 3.000 ° K.

Sejak saat itu, beberapa foton mampu bergerak bebas di ruang angkasa, praktis tanpa berinteraksi dengan materi. Radiasi peninggalan - foton kuno yang memancarkan plasma Semesta awal setelah Big Bang menuju lokasi Bumi di masa depan. Setelah 13,8 miliar tahun, foton masih datang kepada kita, karena perluasan alam semesta masih berlangsung.

Sekarang suhu radiasi sekitar 2,7 ° K. Itu datang dari semua sisi hampir seragam.

Alam semesta yang diamati dalam pembiasan melalui radiasi relik disebut permukaan hamburan terakhir. Ini adalah objek paling jauh yang bisa kita amati.

Fenomena yang menarik dari radiasi relik adalah anisotropinya, yaitu heterogenitas. Pada Maret 2013, spesialis dari Badan Antariksa Eropa menerbitkan peta radiasi relik paling detail yang dikumpulkan dari pengumpulan data pengamatan ruang angkasa Planck sejak 2009.



Dua fenomena aneh terlihat jelas di peta ini. Yang pertama adalah perubahan amplitudo suhu di dua bagian Semesta.


Perubahan amplitudo suhu di dua bagian Semesta

Fenomena kedua adalah titik dingin yang luar biasa besar, terlihat jelas di peta. Sebelumnya, para ahli percaya bahwa ini adalah kesalahan pengukuran. Tetapi Observatorium Planck memberikan informasi yang lebih akurat, mengkonfirmasikan efeknya.


Perbandingan resolusi satelit astronomi yang merekam radiasi peninggalan

Menurut para ilmuwan, ketidakrataan radiasi peninggalan - fluktuasi suhu - disebabkan oleh osilasi plasma di Semesta awal yang kecil tak lama setelah Big Bang.

Secara tradisional, fluktuasi suhu ditampilkan oleh area dengan warna berbeda. Misalnya, area terpanas berwarna merah dan yang terdingin berwarna biru. Area-area ini diproyeksikan ke peta datar menggunakan proyeksi stereografi standar . Ada upaya untuk membuat model 3D komputer bola CMB, yang dapat diputar dan dilihat pengguna di layar. Tetapi dalam kasus ini, informasi tentang anisotropi ditransmisikan sesuai dengan prinsip visual yang sama melalui skala warna.

Lulusan dari Departemen Fisika di Imperial College London telah mengusulkan cara baru untuk memvisualisasikan menggunakan pencetakan 3D . Pada bidang radiasi peninggalan yang dirancang oleh mereka, daerah dengan temperatur yang berbeda dirasakan tidak hanya secara visual, tetapi juga secara taktis. Menurut pendapat mereka, bidang portabel CMB, yang dapat diambil di tangan, memiliki sejumlah keunggulan dalam pekerjaan pendidikan dan ilmiah, dan sangat berguna bagi orang-orang dengan gangguan penglihatan.

Sebelumnya, pencetakan 3D sudah digunakan untuk memvisualisasikan fungsi matematika dan hasil pemodelan sistem yang kompleks .


The Penrose Triangle adalah salah satu figur mustahil yang coba dicetak oleh Knill dan Slavkovsky pada printer 3D, penulis karya ilmiah “ Ilustrasi Matematika Menggunakan Printer 3D”»

CMB adalah contoh lain dari aplikasi pencetakan 3D yang berguna untuk tujuan ilmiah. Untuk mengonversi data ilmiah Planck Space Observatory ke dalam format STL, para ilmuwan muda Inggris menggunakan program MeshLab, Cura, Blender!, Netfabb, dan lainnya.

Karya ilmiah diterbitkan dalam jurnal European Journal of Physics (doi: 10.1088 / 0143-0807 / 38/1/015601).

File untuk dicetak diletakkan secara terpisah di hosting ilmiah Zenodo.

128_scaled.stl - file STL untuk mencetak versi monokrom (para peneliti menggunakan printer Ultimaker).
cmbhollow.wrl - file VRML untuk mewarnai produk di ZPrinter.



Metode serupa cocok untuk memvisualisasikan data ilmiah lainnya, termasuk hasil pengamatan astronomi. Misalnya, untuk mencetak peta topografi planet, model permukaan dan struktur internal bintang, distribusi bintang di galaksi, distribusi materi dalam model skala Semesta. Dalam arti tertentu, karya ini dapat dianggap sebagai model konseptual pertama untuk sejumlah besar kasus penggunaan potensial.

Source: https://habr.com/ru/post/id398627/