宇宙年輕時的樣子叫「宇宙背景輻射」,你知道它是怎麼形成的嗎?

2020-12-04 移情科普

當你從任何一個位置抬頭看夜空穿過所有的恆星星系以及超級星團,你會看到那走了137億年後到達地球的光,這是宇宙中最古老原始的光,描繪了我們宇宙年輕時的樣子它被稱為「宇宙背景輻射」當然你不可能用你的肉眼看到這道光

因為它屬於電磁波譜裡的微波波段,但是收音機和無線電望遠鏡能接收到它,它甚至是模擬電視的「雪花點」中的一部分,那麼宇宙中這個發著光的背景從何而來呢 ?在宇宙大爆炸初期宇宙還很小,宇宙的密度很大並且十分炎熱,因為還沒來得及變得粗糙不均勻宇宙還十分的光滑,在那個時候由於溫度很高,電子沒有穩定下來成為原子或分子的一部分而是在像熱湯一樣的宇宙中自由地遊蕩,宇宙「湯」中也到處閃著光,散射著質子和電子像一個滿是鏡子的禮堂

然而隨著宇宙的膨脹,每個點具有的能量都越來越少,當物質冷卻至低於太陽的溫度時,成對的電子和質子再也沒有能量相互排斥,他們組合在一起形成了氫原子,這些電子太過迷戀自己的新伴侶質子,以至於開始忽略周圍閃動的光,越來越少的電子和光發生反應,宇宙突然變得透明而所有被阻擋的光,都向著它最後一次散射的方向前進,它們註定要默默前行穿過宇宙直到撞上固體

當我們最終在地球上見到它時,它已被130億年的空間延伸拉長了太多,就如慢下來的錄音它的頻率和顏色,從最初的白光變成了冷調的微波,因此它通常被叫做「宇宙背景輻射」正如我們能從鐵的發熱狀態,紅色或白熾色 推測出它的溫度,這束光告訴我們真空的溫度,目前大約是2.725開爾文 -270攝氏度,然而不是宇宙中每個地方的溫度都是2.725K,仔細觀察會看到一些微小但明顯的凸起物,似乎是隨機分布的有點像開始凝固的牛奶,最佳解釋是:這些宇宙「凝乳」形成了量子波動

另一方面初期宇宙是乳脂狀然後隨著不斷冷卻和膨脹宇宙也開始凝結,很難說開始時溫度的波動有多小,或者各處的密度有多均勻,因為那些較熱(冷)的地方只比它周圍,熱(冷)大約1/100,000-就如同注意到細菌讓一個沙灘球變得更大一樣,但是由於這些小塊最初導致了些許的不同就像我們在CMB上看到的,隨後在原始的宇宙中 這些物塊由於引力相互吸引最終凝結成我們現在,在太空中看到的那些巨大結構的物體如行星 恆星 星系以及超級星團

所以當我們仰望星空穿過星系看到那宇宙背景輻射下的古老的光時,我們確實看到了宇宙起 也就是最初的「奶油」從那以後遍布乳脂的宇宙開始凝結,簡單地說就是月亮的確由奶酪做成的證據,為了讓你更完整地體驗宇背景輻射有多精彩。喜歡本文章請給笑笑點個讚,您的點讚是我最大的動力!

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    科學家知道太陽上的高溫要比它的發光原理要早一些,按一般科學規律的認知流程,這並沒有什麼大毛病,但卻有一個很有意思的故事,值得大家了解一下!太陽溫度是怎麼知道的?不是氦核嗎?因為一個質子吸收能量後轉變成了中子,與質子結合成了氫的同位素氘,這個過程很慢,因此制約了太陽核聚變堆速度,也是太陽超級壽命的原因。還有其他形成高溫的途徑嗎?恆星的能量來自引力勢能和核聚變,但已經燒完了氫元素成為白矮星和中子星的天體,仍然在發光,而且他們的溫度更高,達到百萬度甚至上億度高溫,而新形成的中子星內核溫度甚至超過百億度!這些能量來自哪裡呢?
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    今天的話題是關於宇宙背景輻射《三體》廣播劇的第一季第三集中,汪淼來到了中科院國家天文觀測中心的射電天文觀測基地,要去觀測宇宙背景輻射的整體波動,振幅在百分之一至百分之五之間。而接待他的沙瑞山則說他是開玩笑,說就算過了一百萬年後,也未必能測出這種幅度的變化。