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什么是宇宙微波背景?

作者:admin发布时间:2020-10-12分类:传统文化浏览:12评论:0


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原标题:什么是宇宙微波背景?

宇宙微波背景是大爆炸后最初几年遗留下来的残余热量,这是支持大爆炸理论的重要证据。

什么是宇宙微波背景?

从理论上讲,我们的宇宙始于大爆炸。 整个宇宙都聚集在极小的空间中,爆炸形成了我们现在在周围看到的宇宙。 支持这一理论的最关键的证据之一,是仍然可以在空旷的太空中发现的剩余辐射:宇宙微波背景。

宇宙微波背景

在夜空中,我们看到的是真实的空间。当我们观察天空中的恒星和行星时,它们之间似乎有很大的距离,这个距离绝对没有任何东西,只有黑色的空虚。

黑色的虚空

什么是宇宙微波背景?

我们可以想象,如果我们探测了这种空虚,我们因该会一无所获,但现实的情况违反我们的直觉。当探测物体之间的空间是否存在辐射时,它会显示出微弱的微波静电,我们的眼睛看不见这些微弱的微波。无论我们选择在何处查找,此静态似乎都存在。无论我们排除多少干扰,它都会显示微波模式,这与我们以前见过的任何干扰不同。

因为这种模式无处不在,所以它的来源必须是涵盖整个宇宙的某种东西。但是,我们知道,没有超大型能源在宇宙的各个方向上发射这种静态微波模式。

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什么是宇宙微波背景?

这种静态微波模式被称为宇宙微波背景(CMB),通常被认为是大爆炸所产生的剩余热量。

大爆炸理论与宇宙微波背景(CMB)

大爆炸理论是一个有关我们宇宙出现和进化的假说。根据这个理论,宇宙的起源可以追溯到过去一个有限的时间,在那里,整个宇宙被挤进一个令人难以置信的高密度和温度的空间。它被称为宇宙的诞生的奇点,因为我们今天所知的宇宙定律随着空间的膨胀而开始存在。

什么是宇宙微波背景?

奇点之后,我们的宇宙经历了不同的阶段。最初,密度非常高,温度太热,物质的构建基块无法形成。例如,在这些早期阶段,宇宙的大小大约是今天宇宙大小的一亿分之一,温度比绝对零度高出2.73亿度(绝对零度是理论上可能的最低温度——零开尔文)。当时物质的密度同样怪诞,与地球表面的空气密度大致相同。

CMB是辐射,是宇宙婴儿期巨大热量的残余物。这种热量没有让原子在早期形成,因此它们随后被分解成光子和电子。因此,宇宙微波背景光子只是从电子中散开,光子漫无目的地游荡,因为"光在浓雾中徘徊"。

什么是宇宙微波背景?

宇宙降温到足以使原子形成的程度,但是游荡的光子并未与氢原子相互作用,而是开始直线移动。宇宙变得更加透明,最后的光子在这个时候击中了物质。距大爆炸发生了380,000年,我们知道这一点,因为当我们今天研究CMB时,它的历史可以追溯到宇宙的不透明性开始辐射之后。

什么是宇宙微波背景?

这个时代也被称为"最后的散射",类似于我们如何通过空气看到云层,而不是通过密集的云层。因此,宇宙学家可以远远地看到宇宙的开始,但只能在最后一次散射和宇宙的明显不透明之后。

CMB被意外发现

1948年,美国宇宙学家拉尔夫·阿尔菲(RalphAlpherin)首次预测了宇宙微波背景(CMB)。他和同事罗伯特·赫尔曼和乔治·伽莫夫)通过对大爆炸核合成的研究,首次预测宇宙微波背景(CMB)的存在。由于天文学界对宇宙学并不十分感兴趣,因此他们的预测当时并没有获得太大的关注。

什么是宇宙微波背景?

随后,在1960年代,理论上可以检测到CMB,但直到1965年才终于“看到”它。阿诺·彭齐亚斯(ArnoPenzias)和罗伯特·威尔逊(RobertWilson)在为新泽西州穆雷山的贝尔电话实验室建造一个无线电接收机,以进行卫星通信实验,他们遇到烦人的辐射干扰。无论他们如何尝试消除干扰,辐射都不会消失。很快,他们意识到他们所检测到的是(当时只是理论上的)宇宙背景辐射,并撰写了一篇论文发表了他们的发现。

阿诺·彭齐亚斯(Arno Penzias)和罗伯特·威尔逊(Robert Wilson)第一次发现宇宙微波背景。

什么是宇宙微波背景?

宇宙微波背景(CMB)实用性

CMB不仅是宇宙大爆炸理论的主要证据,而且还是科学家了解宇宙早期状态的有用工具。 这也归因于其明显的普遍性,因为在温度均匀的所有区域中均能观察到它,但是当用精密望远镜观察时,它确实显示出较小的波动。可以研究这些波动来测量理论参数,并了解星系和随后大规模结构的起源。

宇宙微波背景(CMB)还使美国国家宇航局能够拍摄宇宙的第一张“婴儿”照。1989年,美国国家航空航天局(NASA)启动了宇宙背景探索器(COBE)任务,该任务绘制了第一张基于太空的全尺寸宇宙图。

威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)探测到的宇宙微波。

什么是宇宙微波背景?

2003年发射的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)于2003年对该地图作了进一步详细说明。它不仅给出了更详细的地图,而且还估计了宇宙的年龄为137.7亿年,并进一步纠正为138亿年。它使我们对宇宙的内容有了更清晰的了解,它由4%的原子,23%的未知类型的暗物质和73%的神秘暗能量组成。

标签:宇宙微波背景辐射理论空间探测温度光子因为观点评论威尔金森


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