發布時間:2025-10-27閱讀(1)
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事實上,CMB是我們周圍的一個球體。但是,要可視化該球體,我們需要將其投射到二維,這與制造世界地圖的方法是一致的。下圖展示的是從地球上看到的CMB的理論表示,紅色是5.4開爾文,藍色是0開爾文。當然,你在這張圖上看不到紅色或藍色,你看到的只是綠色,它代表2.7開爾文。之所以到處是綠色的, 是因為CMB在各個方向都是相同的。
1998年,一顆名為“宇宙背景探測器”(COBE)的衛星升空,為了尋找CMB的微小變化。當研究人員查看收集到的數據時,他們發現天空的一半比另一半熱一點:一邊是2.724開爾文,另一邊是2.732開爾文。這是怎么回事呢?這種微小的不均勻性是因為地球相對于CMB在移動,其基本思想就是多普勒頻移。
除此之外,我們還發射了另外兩顆衛星:一顆于2001年發射的WMAP,另一顆是2009年發射的普朗克衛星。每臺儀器都能夠以更高的精度拍攝宇宙微波背景輻射的圖像,而其中普朗克衛星提供了最佳圖像。這簡直是一個信息寶庫,那里有很多科學知識等待我們去發現。
這些斑點反映了宇宙38萬歲時存在的聲波。聲音只是一種材料的密度變化,在這里這種材料是宇宙早期的等離子體。紅橙色的斑點是等離子體密度較大的地方,而藍色斑點是等離子體密度較低的位置。現在事實證明,在CMB變得可見之前,計算出在大爆炸熱等離子體中可能產生的最常見的波長并不難。此外,我們還知道持有CMB的球體有多遠。這兩個距離構成一個三角形,天文學家可以計算出相鄰熱點之間最常見的角度。
在空間平坦的情況下,其結果大約是1°。如果空間以某種方式彎曲,例如球面或馬鞍面,那么連接CMB和我們眼睛的線就會扭曲。這將使表觀角度與平面空間中發生的不同,它會改變我們在相鄰點之間看到的角距離。如果空間是球形的,則角度更大;如果是馬鞍形,則角度更小。這意味著測量相鄰點之間的距離是確定空間平坦度的好方法。
因此,如果我們查看普朗克衛星的數據,我們可以確定熱點之間最常見的角度。在下面這張圖表中,數據線的峰值大約是1°,這意味著空間是平坦的或幾乎平坦的。因為這是一個測量實驗,這意味著度數并不是無限精確的,它具有與之相關的不確定性。如果你接受這種不確定性,你可以說雖然平坦空間最有可能,但不確定性最多允許0.2%的空間曲率。0.2%的最大曲率意味著宇宙比我們所能看到的要大,整個宇宙的半徑至少是可見宇宙的500倍。所有信息都可以通過查看CMB中這些微小的不均勻性來確定。
CMB還有更多信息要告訴我們。例如,相鄰熱點和冷點之間的間距會隨著宇宙中普通物質、暗物質和暗能量的混合而改變。由于改變這些參數會改變預測結果,我們可以將預測結果和測量結果進行比較,從而精確地確定宇宙中普通物質和暗物質的數量。
對CMB微小溫度差異的研究給了我們太多關于宇宙的信息,研究人員也獲得了2006年的諾貝爾物理學獎。 (www.ws46.com) |
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