宇宙背景微波輻射

宇宙背景微波輻射

宇宙微波背景輻射是宇宙中最古老的光。按照宇宙大爆炸理論,約140億年前(關於宇宙年齡,還有不同的說法),宇宙形成之初,緻密物質像籠子一樣禁錮了所有輻射,大爆炸後30萬年,隨著這些物質密度的下降,微波背景輻射才得以掙脫束縛。就像恐龍化石能讓我們認識若干萬年前的恐龍一樣,這種“化石”光可以不受阻擋地穿越茫茫宇宙,讓我們了解宇宙“嬰兒時期”的各種信息。

簡介

科學家說,對宇宙微波背景輻射的深入了解,一些困擾人類多年的問題可望得到回答:大爆炸後的第一瞬間發生了什麼?宇宙是如何演變成今天我們所見到的具有複雜的星繫結構?宇宙的年齡究竟是多少?宇宙的膨脹速度到底有多快?等等。

大爆炸-內部結構模型圖大爆炸-內部結構模型圖

發射捕捉“化石”光的探測器,對美國宇航局來說已經不是第一次了。1989年,美國宇航局發射了歷時15年研製成功的宇宙背景輻射探測衛星(簡稱COBE)。1992年,COBE獲得一個上了世界各大新聞媒體頭條的驚人發現:背景輻射雖然幾乎是均勻分布的,但在天空中上萬個點中,卻有一部分的溫度不一樣,扣除地球運動的影響後,有的地方是2·7251K(K為絕對溫度),有的地方卻是2·7249K。這種微小的熱變化,或者叫各向異性,表明從一開始宇宙就有熱點和冷點,也就是說,早期宇宙物質密度存在差別。
COBE描繪出的只是一張草圖。因此,美國宇航局在1996年開始研製MAP。與COBE相比,MAP有著十分顯著的優點:COBE的飛行高度比普通通訊衛星還低,而MAP高高在上的飛行軌道則使它免受月球、地球、太陽的干擾;COBE把天空分成6000塊像400個月球一樣大的區域進行搜尋,而MAP將觀測300萬多塊只有月球1/4大的區域————有科學家因此戲稱,如果說COBE能看見上帝,MAP就能看見上帝的指紋;COBE測量不同區域溫度差的精度大概不到五萬分之一度,而MAP的精度可達到百萬分之一度;等等。
“微波背景輻射的各向異性圖譜,就像宇宙初生時的一幅快照,這不能不說是宇宙留給我們的一份珍貴遺產,”中科院研究生院研究員章德海說,“微波背景輻射的奇妙之處在於,它居然把我們對宇宙的一種可供檢驗的認識,推進到了如此遙遠和深邃、令人難以置信的程度。”

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