出版了宇宙遗迹辐射的3D模型以供打印



不确定如何装饰桌面?您如何看待这种选择:早期宇宙的一小本。即,残留辐射-充满氢的微波本底辐射,是在一次氢重组时代出现的。

这不仅是精美的纪念品,而且是根据普朗克天文台汇编的经过科学验证的模型。它可以用作学习指南。与宇宙学的红移一起,遗迹辐射被认为是大爆炸理论的主要证明之一。

根据大爆炸理论,早期的宇宙是电子,质子和光子的热等离子体。在这种等离子体中,光子不断发射,与其他粒子碰撞并吸收。随着宇宙的膨胀,宇宙学的红移使等离子体冷却,因此在某个阶段,减速的电子开始与减速的质子结合,从而形成了宇宙中的第一个原子(此过程称为氢的初次复合)。这发生在大爆炸发生后约380,000年,等离子温度约为3,000°K。

从那时起,一些光子就能够在空间中自由移动,而实际上没有与物质发生相互作用。遗物辐射-在大爆炸之后向宇宙的未来位置发射宇宙早期等离子体的那些古代光子。在138亿年之后,光子仍然会来到我们身边,因为宇宙的扩张仍在继续。

现在的辐射温度约为2.7°K。它几乎来自各个方面。

观察到的通过余辉辐射折射的宇宙称为最后散射的表面。这是我们可以观察到的最远的物体。

残余辐射的一个有趣现象是其各向异性,即异质性。 2013年3月,欧洲航天局的专家发布了自2009年以来根据普朗克空间天文台数据收集而汇编最详细的遗迹辐射图



在此地图上清晰可见两个奇怪的现象。首先是宇宙两半的温度振幅变化。


两半宇宙的温度振幅变化

第二个现象是一个异常大的冷点,在地图上清晰可见。以前,专家认为这是一个测量错误。但是普朗克天文台提供了更准确的信息,证实了这一效果。


记录遗迹辐射的天文卫星的分辨率比较

据科学家称,遗迹辐射的不均匀性(温度波动)是由于宇宙大爆炸后不久的微小早期宇宙中的等离子体振荡引起的。

传统上,温度波动是通过不同颜色的区域显示的。例如,最热的区域是红色,最冷的区域是蓝色。使用标准的立体投影将这些区域投影到平面地图上。曾尝试创建CMB领域的计算机3D模型,用户可以旋转并在屏幕上查看。但是在这种情况下,关于各向异性的信息是根据相同的视觉原理通过色标传输的。

伦敦帝国大学物理系的毕业生们提出了一种使用3D打印进行可视化新方法。在他们设计的遗迹辐射球上,不仅在视觉上而且在触觉上都感受到了不同温度的区域。他们认为,可以随身携带的CMB便携式领域在教育和科学工作中具有许多优势,特别适用于视力障碍者。

以前,3D打印已经用于可视化数学功能复杂系统建模结果


彭罗斯三角画是Knill和Slavkovsky试图在3D打印机上打印的不可能的人物之一,这是科学著作“ 使用3D打印机的数学插图”的作者»

CMB是3D打印用于科学目的的有用应用的另一个示例。为了将普朗克天文台的科学数据转换成STL格式,年轻的英国科学家使用了MeshLab,Cura,Blender!,Netfabb等程序。

科学工作发表在《欧洲物理学杂志》上(doi:10.1088 / 0143-0807 / 38/1/015601)。

用于打印的文件分别放在科学托管的Zenodo上。

128_scaled.stl-用于打印单色版本的STL文件(研究人员使用Ultimaker打印机)。
cmbhollow.wrl-用于在ZPrinter中为产品着色的VRML文件。



类似的方法适用于可视化其他科学数据,包括天文观测结果。例如,用于打印行星的地形图,表面模型和恒星的内部结构,星系中恒星的分布,宇宙比例模型中的物质分布。从某种意义上说,这项工作可以被认为是大量潜在用例的第一个概念模型。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN398627/


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