宇宙背景辐射,宇宙微波背景辐射图

维修要闻     2020-12-24    浏览:13

宇宙微波背景辐射图

所谓宇宙微波背景辐射,是一群古老的光子。光的传播跟声音传播一样,需要一段时间传递。在一个山头打出的光,另一山头的人需一段时间后才能看到,因为光有一定的速度,因此我们所看到越远的东西,事实上是它越早之前发出的光,经过一段时间才到达你的眼睛。因此在宇宙中,当我们看越遥远的星体,看到的是它越早以前的样子,我们不仅看见137亿光年大小的宇宙,也可以看到137亿年前的宇宙。宇宙背景辐射是在宇宙大爆炸后10万年发出,经过137亿光年才到达地球。1992年美国太空总署人造卫星COBE第一次成功看到全天早期宇宙长相,记载各个不同方向上古老光子的强度,即各方向上宇宙137亿年前的长相。这项发现大大震撼了90年代的天文界,因为推翻了原来大家以为早期宇宙的光应是均匀分布的想法。



原理介绍

这就如同观众与讲台萤幕的关系:若观众为地球,萤幕假设为最后散射面,若观众与萤幕之间有一苍蝇飞过,观众可以发现苍蝇的存在,因为萤幕的光可以把苍蝇照出来,但若萤幕与房间皆为黑暗,则苍蝇不会被发现,所以宇宙微波背景辐射可以说是提供了一个背景光,使137亿年来发生的事件皆可藉由这些背景光照射出来。为什么星光不行呢?因为即使最早的星系也是在60、70亿年前形成的,最早的宇宙并没有星系。根据爱因斯坦的广义相对论,宇宙膨胀时会将光波的波长拉长,早期宇宙光波到达地球时,波长会被拉长数毫米,即为微波的范围,微波是肉眼无法看见的,否则在使用微波炉时,会看见微波炉是整个发亮的。因此要利用微波望远镜才能看到微波背景辐射。而所谓的「宇宙弦」概念如同冰块的断面,冰块的断面是因为水在降温的过程,不同区域结晶方向不同,所以产生断裂。宇宙弦的存在间接证明统一场论的存在,宇宙弦的寻找也是藉由宇宙背景辐射的观测。


  宇宙微波辐射背景原理


想像萤幕的光是均匀的,若观众与萤幕之间有一条宇宙弦垂直於地面存在,由左向右移动,会发现萤幕左半边的光变得比较亮,这是广义相对论告诉我们的结果,所以当光到达地球的过程中,如果有宇宙弦存在,我们会看见天空有某一半边比较亮。光学望远镜因口径有限,所以可以看到的距离有限,目前全世界最大望远镜为夏威夷茂纳开亚的10公尺凯克(Keck)望远镜。同样亮度的星若放在较远的距离,亮度会变得较暗,因此光学望远镜无法看到太暗的天体,但藉由宇宙微波背景辐射却可以看见。因为无论苍蝇介於萤幕与观众间的何处,萤幕的光皆会通过它,所以我们都可以看到那只苍蝇。因此无论该星有多暗、多远,即使再远也仍介於宇宙微波背景辐射与我们之间,所以透过观测宇宙微波背景辐射,我们可以看见全宇宙最早诞生的星系。

此外我们还可以藉由宇宙微波背景辐射研究黑洞:若我们与宇宙背景辐射之间存在一巨大黑洞,会看见如同中间放了一个放大镜一样,中间部份被放大,这就是所谓「重力透镜效应」,简言之,若我们与遥远星间存在一巨大黑洞,根据广义相对论,光在通过强大重力场时,光的路径会偏折,所以对观测者而言,星星的位置会改变,如同放大镜的放大效应,可利用此原理来寻找黑洞。



宇宙背景辐射频率4080mhz是什么意思

微波背景辐射,也称宇宙背景辐射,是来自与宇宙背景上,显示出各向同性分布微波辐射。宇宙膨胀假设一个重要预言就是普遍存在于宇宙空间背景辐射。而在整个背景辐射中,微波波段比其他波段都强,谱型接近3K的黑体辐射。1964年美国科学家彭亚齐和威尔逊发现了来自波长为7.35厘米微波噪声相当于3?5K。1965年修正为3k,二人因此发现获得1978年诺贝尔物理学奖金。

微波背景辐射的最重要的特征是具有黑体辐射谱。从0.054厘米到数十厘米波段内的测量表明,背景辐射对应的温度是近于2.7K黑体辐射,习惯称为3k背景辐射。

按照波长和频率的关系:

黑体辐射谱是一个连续辐射谱,应该分布0.054厘米--数十厘米(从至高频到特高频)宽度。


3K宇宙背景辐射的K是什么意思?
K表示是开尔文温标,开尔文温标和摄氏、华氏温标一样是表示温度的一种单位,它的计算方法和摄氏是一样的,只是起算点不一样,开尔文温标=摄氏-273.15,也就是说开尔文温标的零度就是摄氏-273.15度,这叫绝对零度。宇宙背景辐射为3K,就是说宇宙背景温度约为摄氏-270.15度。
最早发现宇宙背景辐射的人是谁
宇宙背景辐射是来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射,也称为微波背景辐射。二十世纪六十年代初,美国科学家彭齐亚斯和R.W.威尔逊为了改进卫星通讯,建立了高灵敏度的号角式接收天线系统。1964年,他们用它测量银晕气体射电强度。为了降低噪音,他们甚至清除了天线上的鸟粪,但依然有消除不掉的背景噪声。他们认为,这些来自宇宙的波长为7.35厘米的微波噪声相当于3.5K。1965年,他们又订正为3K,并将这一发现公诸于世,为此获1978年诺贝尔物理学奖金

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