什么是宇宙微波背景輻射？

宇宙微波背景輻射的產(chǎn)生和發(fā)現(xiàn)

宇宙微波背景（簡(jiǎn)稱CMB），是整個(gè)宇宙我們能看到的最古老、行走距離最遠(yuǎn)的光。（圖源：Yaroslav Vitkovskiy/Shutterstock）

這篇文章首次發(fā)表在《對(duì)話》雜志上。該雜志將這篇文章授權(quán)給了Space.com的專(zhuān)家之聲欄目：Op-Ed&Insights。

什么是宇宙微波背景輻射？它是在大爆炸之后產(chǎn)生的嗎？-Sreehari，9歲，來(lái)自印度喀拉拉邦。

宇宙微波背景（簡(jiǎn)稱CMB），是整個(gè)宇宙我們能看到的最古老、行走距離最遠(yuǎn)的光。宇宙大爆炸（宇宙的開(kāi)端）后它很快就產(chǎn)生了。

然而，它并不是你或我用肉眼就能看到的光。我們能看到的光叫可見(jiàn)光，除此之外，還有其他類(lèi)型的光存在。微波就是這樣一種光，我們檢查骨折時(shí)使用的X-射線、車(chē)?yán)锫?tīng)音樂(lè)時(shí)的無(wú)線電波也是。

起初，CMB也是能量很強(qiáng)的X-射線，隨時(shí)間流逝，它逐漸失去能量變成了低能量的微波。

CMB是從宇宙誕生就存在的光，在那時(shí)，宇宙非常熾熱且緊密，充滿電子和質(zhì)子。這些粒子帶有電荷，當(dāng)光碰到一個(gè)粒子時(shí)，電荷會(huì)將光傳送到另一個(gè)方向。這讓光無(wú)法傳播太遠(yuǎn)。

普朗克天文望遠(yuǎn)鏡拍攝的一張CMB照片。顏色代表CMB不同位置的溫度不同。（圖源：ESA和普朗克實(shí)驗(yàn)室，CC BY-SA）

逐漸冷卻

隨時(shí)間流逝，宇宙膨脹并逐漸冷卻。最終冷卻到某個(gè)點(diǎn)后，電子和質(zhì)子結(jié)合到一起形成了氫原子。這些原子不帶電荷，所以他們不會(huì)像電子和質(zhì)子一樣以同樣方式影響光的傳播。光可以穿過(guò)他們?cè)谟钪鎮(zhèn)鞑ィ孟裼钪媸强盏囊粯印?/p>

宇宙各處都在以同樣速度冷卻，這個(gè)過(guò)程在各個(gè)地方同時(shí)發(fā)生。突然，光就可以同時(shí)在全宇宙進(jìn)行快速遠(yuǎn)距離傳播。直至今天光仍在旅行，那些到地球的光就是宇宙微波背景。

在第一個(gè)原子產(chǎn)生之前CMB光遍布宇宙但無(wú)法傳播很遠(yuǎn)。事實(shí)上，我們知道的是宇宙大爆炸38萬(wàn)年后它才被釋放，聽(tīng)起來(lái)從宇宙大爆炸到光被釋放好像經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間，但與宇宙將近140億歲的年齡相比，其實(shí)在宇宙還非常年輕時(shí)就發(fā)生了。

CMB告訴了我們很多像宇宙的誕生時(shí)間一樣的重要信息。根據(jù)宇宙大爆炸理論，早期宇宙非常熾熱且充滿輻射。隨著宇宙膨脹逐漸冷卻，這些輻射最終被釋放出來(lái)形成了我們現(xiàn)在看到的CMB。宇宙大爆炸理論甚至對(duì)宇宙溫度做出了預(yù)測(cè)，這就是為什么我們把CMB當(dāng)做宇宙大爆炸理論是正確的證據(jù)。

一個(gè)意外發(fā)現(xiàn)

CMB其實(shí)是被意外發(fā)現(xiàn)的。羅伯特·威爾森和彭齊亞斯這兩個(gè)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)使用微波望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)，無(wú)論怎么移動(dòng)天線都觀測(cè)到了同樣的外部信號(hào)，他們認(rèn)為這種信號(hào)也許是由望遠(yuǎn)鏡本身造成的-甚至可能是天線上的鴿子糞便造成的。

圖為位于新澤西洲霍爾姆德?tīng)柕呢悹柼煳耐h(yuǎn)實(shí)驗(yàn)室、無(wú)線電天文學(xué)家羅伯特·威爾遜和阿諾·彭齊亞斯發(fā)現(xiàn)CMB時(shí)使用的霍爾姆德?tīng)?5米喇叭天線。（圖源：國(guó)家航空航天局通過(guò)維基百科共享）

最終他們意識(shí)到他們是第一個(gè)探測(cè)到CMB（宇宙大爆炸理論早已預(yù)測(cè)過(guò)它的存在）的人。他們因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

自那以后，我們向太空中發(fā)送了很多天文望遠(yuǎn)鏡并得到了CMB越來(lái)越精確的圖像。觀測(cè)宇宙中最古老的光能幫助我們理解我們今天看到的很多事情。

BY:Christopher Pattison

FY: 雜七八糟嘿

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處

來(lái)源: 天文在線