微波背景辐射发现的重要意义

　　夜幕降临，当你抬头看到繁星点点时，是否遐想到宇宙可能存在一个类似地球的星球，甚至还居住着一群人?科学家通过捕捉微波背景辐射告诉你宇宙的秘密。以下是小编为你整理的微波背景辐射发现的重要意义，希望能帮到你。

　　1964年，美国贝尔实验室的工程师阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊架设了一台喇叭形状的天线，用以接收“回声”卫星的信号。为了检测这台天线的噪音性能，他们将天线对准天空方向进行测量，发现在波长为7.35cm的地方一直有一个各向同性的讯号存在，这个信号既没有昼夜的变化，也没有季节的变化，因而可以判定与地球的公转和自转无关。

　　起初他们怀疑这个信号来源于天线系统本身。1965年初，他们对天线进行了彻底检查，清除了天线上的鸽子窝和鸟粪，然而噪声仍然存在。于是他们在《天体物理学报》上以《在4080兆赫上额外天线温度的测量》为题发表论文正式宣布了这个发现。不久狄克、皮伯斯、劳尔和威尔金森在同一杂志上以《宇宙黑体辐射》为标题发表了一篇论文，对这个发现给出了正确的解释，即这个额外的辐射就是宇宙微波背景辐射。

　　宇宙背景辐射的发现在近代天文学上具有非常重要的意义，它给了大爆炸理论一个有力的证据，并且与类星体、脉冲星、星际有机分子一道，并称为20世纪60年代天文学“四大发现”。彭齐亚斯和威尔逊也因发现了宇宙微波背景辐射而获得1978年的诺贝尔物理学奖。

　　“最古老的光”从何而来

　　宇宙微波背景辐射是宇宙中最古老的光。按照宇宙大爆炸理论，约140亿年前(关于宇宙年龄，还有不同的说法)，宇宙形成之初，致密物质像笼子一样禁锢了所有辐射，随着这些物质密度的下降，微波背景辐射才得以挣脱束缚。就像恐龙化石能让我们认识若干万年前的恐龙一样，这种“化石”光可以不受阻挡地穿越茫茫宇宙，让我们了解宇宙“婴儿时期”的各种信息。

　　早期的宇宙是一片高温高密度的等离子体，等离子对电磁波是不透明的，所以这时候电磁波不断被物质吸收和发射。直到大爆炸38万年之后，宇宙冷却下来，原子核和电子结合成原子，这时候的宇宙才允许透过电磁波，电磁波和物质脱耦，在空间自由传播。经过137亿年，由于宇宙膨胀导致不断红移，温度越来越低(黑体辐射红移后还是黑体辐射谱)，被我们接收到时变成温度2.7K的微波背景辐射。所以微波背景辐射只能告诉我们大爆炸38万年之后的事，而更早的宇宙就无法通过微波背景辐射了解。

　　微波背景辐射特征

　　微波背景辐射的最重要特征是具有黑体辐射谱，在0.3-75厘米波段，可以在地面上直接测到;从0.054厘米直到数十厘米波段的测量表明，背景辐射是温度近于2.7K的黑体辐射，习惯称为3K背景辐射。黑体谱现象表明，微波背景辐射是极大时空范围内的事件。因为只有通过辐射与物质之间的相互作用，才能形成黑体谱。由于现今宇宙空间的物质密度极低，辐射与物质的相互作用极小，所以，我们今天观测到的黑体谱必定起源于很久以前。

　　微波背景辐射的另一特征是具有极高的各向同性。这具有两方面的含义：一是小尺度上的各向同性，在小到几十弧分的范围内，辐射强度的起伏小于0.2-0.3%;二是大尺度上的各向同性，沿天球各个不同方向，辐射强度的涨落小于0.3%。各向同性说明，在各个不同方向上，各个相距非常遥远的天区之间，应当存在过相互联系。

　　宇宙“婴儿照”

　　2009年5月，“普朗克”太空探测器从法属圭亚那库鲁航天中心升空入轨，其主要任务是探测宇宙微波背景辐射，帮助科学家研究早期宇宙形成和物质起源的奥秘。2013年，欧洲航天局21日在其巴黎总部公布了根据“普朗克”太空探测器传回数据绘制的宇宙微波背景辐射图。这幅迄今最精确地反映宇宙诞生初期情形的全景图几近完美地验证了宇宙标准模型，比美国航天局此前发射的宇宙背景探索者(COBE)卫星和威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)探测到的微波背景辐射更为精确，见证了宇宙诞生38万年后的情形。

　　除了以前所未有的精确度很好地验证了宇宙标准模型外，这幅图还反映出一些与现有宇宙理论不同之处，修正了人们此前的认识。根据“普朗克”探测器收集的数据，科学家对宇宙的组成部分有了新的认识，宇宙中普通物质和暗物质的比例高于此前假设，而暗能量这股被认为是导致宇宙加速膨胀的神秘力量则比想象中少，占不到70%。姻缘天注定，添加师兄vipp324为您测算姻缘

　　此外，反映宇宙膨胀率的哈勃常数也被修正至67.15公里/(秒·百万秒差距)，即一个星系与地球的距离每增加一百万秒差距(一秒差距约为3.26光年)，其远离地球的速度每秒就增加67.15公里。这个数据意味着宇宙的年龄约为138.2亿年。

　　冷斑现象的暗示

　　2007年8月，科学家在研究宇宙微波背景辐射(CMB)信号时发现了一个巨大的冷斑(coldspot)，其中完全是“空”的，没有任何的正常物质或者暗物质，也没有辐射信号，为什么宇宙中会存在如此怪异的时空呢?为了寻找这个答案，科学家认为这是另一个宇宙的证据，冷斑现象可能使得宇宙学家推出一种结论，暗示我们的宇宙之外还存在平行宇宙。近日，科学家通过“普朗克”望远镜观测到的辐射数据发现我们的宇宙可能是10亿个宇宙中的一个，第一次有证据显示平行宇宙是存在的。

　　关于冷斑的问题已经成为天文学家研究的重点，后来的研究显示这片神秘的宇宙时空并非完全不存在物质，在其周围存在小规模的星系，比起其他天区的星系，这些星系的跨度以及辐射都十分小，计算表明，宇宙空洞附近天体的辐射量比宇宙中其他可见时空辐射量减少大约20%至45%。然而，为什么宇宙中会形成如此奇怪的时空呢?比如距离银河系80亿光年处就存在一个直径大约为90光年的宇宙空洞，当前的宇宙大爆炸以及宇宙形成理论很难解释为什么可以形成这些空洞，它们的形成机制依然是个谜。

　　宇宙微波背景辐射的存在已经是一个不争的事实，它带给我们一个新的研究领域，如何正确解读它是一个很值得讨论的问题，它的意义可能远比我们想象的更重大。