宇宙微波背景輻射是怎麼來的

2020-12-04 百家號

宇宙微波背景輻射是怎麼來的

比如,2.6K的宇宙微波背景輻射是怎樣來的?我們知道這是宇宙大爆炸的殘餘輻射,在宇宙大爆炸的某個階段,也就是可以產生光子的階段,那時的光子自然應該是最為強大的伽馬射線。伽馬射線在引力作用下,會逐漸紅移或藍移。由於宇宙(空間)是膨脹的,因此,引力場強度在空間的分布是逐漸減弱的,這意味著伽馬射線總體是趨向於遠離引力源(物質)的,總體表現是紅移的。

經過上百億年的宇宙膨脹,宇宙空間擴大的極大水平,伽馬射線也同步進行了上百億年的紅移過程,到現在已經紅移到2.6K溫度對應的電磁輻射水平了。也就是宇宙空間任意方向分布著2.6K的電磁波

這2.6K的微波輻射的在現代宇宙空間的能量密度如何?毫無疑問,宇宙大爆炸時期產生的強大伽馬射線所對應的能量的絕大部分已經轉變成了引力場或引力勢能,只剩餘極其微小的一部分能量保留在這2.6K的微波輻射中。

結論是:宇宙微波輻射是宇宙大爆炸初期產生的強大伽馬射線在引力作用下逐漸紅移的產物。

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    在近代天文學上,宇宙微波背景輻射的發現可謂是具有重要的意義,它給了宇宙大爆炸的一個強有力的證據,並且和類星體,脈衝星以及星際有機分子一同稱為20世紀60年代天文學的「四大發現」。宇宙微波背景輻射宇宙微波背景輻射所具有的最大特徵是具有黑體輻射譜,在0.3-75釐米波段,可以在地面上直接測到。那麼什麼是黑體?在任何條件下,對任何波長的外來輻射完全吸收而無任何反射的物體,即吸收比為1的物體稱為黑體。
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    首先,關於宇宙微波背景輻射的話題,我們曾做過三期短篇節目,分別在2016年6月26日、2017年8月23日和24日,不過早期的節目不論是內容還是形式,都慘不忍睹,把很多好的話題都禍禍毀了,所以我也打算就這樣一些話題重新梳理一下,以更高的姿勢水平來分享一點人生的經驗。
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    因此宇宙微波背景輻射堪稱宇宙大爆炸的「餘暉」。實際上,我們都見過宇宙微波背景輻射!在衛星電視年代,電視機屏幕上在沒有節目或者信號很差的時候,出現的雪花噪聲就有微波背景輻射的成分!它是真正的無處不在。 宇宙演化示意圖。最左邊就是微波背景輻射。來自WMAP衛星官網。
  • 宇宙微波背景輻射:創世的第一縷曙光
    光子退耦時從混沌中走出來的光子,就帶著創世的信息,一直穿行在宇宙中,直到撞上人類的探測器。這種輻射就是「宇宙背景輻射」,就像大爆炸的遺產,所以又被稱為或者「遺留輻射」。宇宙的膨脹會使這些光子越來越暗,波長越來越長,能量越來越低,根據理論,當今的宇宙背景輻射應當相當於3K的黑體輻射,又叫「微波背景輻射」。
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  • 誰最早預言了宇宙微波背景輻射?--中國數字科技館
    在Peebles的眾多關於宇宙的科學成就當中,最引人矚目的或許就是對宇宙微波背景輻射的理論預測了。1965年,美國貝爾實驗室的兩名工程師Arno Penzias和Robert Wilson就是看過了Peebles的預印本論文之後,才確認自己探測到的正是天文學家苦苦尋覓而不得的微波背景輻射,他們也憑藉對微波背景輻射的實驗探測獲得了1978年的諾貝爾物理學獎。  不過,最早預言了宇宙微波背景輻射的並不是Peebles。
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    宇宙微波背景(又稱3K背景輻射)是宇宙學中「大爆炸」遺留下來的熱輻射。微波背景輻射的發現不僅證實了大爆炸理論的正確性,而且也為我們帶來了宇宙早期的一些至關重要的信息,其中最主要的就是微波背景中的溫度波動,可以讓我們知道早期宇宙中的物質分布。