宇宙大爆炸之后不久,高温的光子与物质粒子剧烈碰撞。随着宇宙温度降低,这些粒子组合成原子,使得光子失去了可以碰撞的粒子,成为了背景光子。那么这些背景光子现在的命运如何?科学家们发现它们了吗?
神秘的宇宙
图片来源:NASA,Public Domain
科学家们用绝对温度来描述温度的高低,它的单位是开尔文,也可以简称为开。0摄氏度就是绝对温度273 K,假如宇宙没有任何星星在发光,那么宇宙中的任何地方的温度都只有3 K,也就是零下270摄氏度。
WMAP探测器与Planck飞船探测到的微波背景辐射
图片来源:NASA, Public Domain
为什么在没有任何星光照射的时候,宇宙温度是3 K而不是0 K呢?这是因为宇宙中弥漫着一种光的辐射,它们被称为“微波背景辐射”。
宇宙微波背景中的宇宙弦信号
图片来源;Wikimedia Commons, Public Domain
宇宙大爆炸就像一次猛烈的燃烧,这次燃烧留下的灰烬就是背景光子,随着时间推移,这些灰烬一样的背景光子慢慢变冷,温度降到3K,辐射集中于微波波段,这就是微波背景辐射。
COBE探测到的微波背景辐射。图中不同颜色代表不同温度。颜色不同意味着微波背景辐射的分布不均匀。
图片来源:NASA, Public Domain
直到1989年,科学家们研制的“宇宙微波背景辐射探测器”发射升空。这个探测器的英文缩写为COBE,它上天后仅用了几分钟就将微波背景辐射所有波段的辐射都探测到了,而且所有波段上的探测值都与理论计算值高度吻合。
不同设备探测出的微波背景辐射
图片来源:NASA, Public Domain
COBE卫星、WMAP探测器与Planck飞船探测到的微波背景辐射,可以看出,越往后,探测到的细节越清楚,得到的信息越丰富。
显示宇宙微波背景的数字天文馆投影仪
图片来源:Astorrs – Wikimedia Commons, CCBY-SA 4.0
经过精确测量,科学家们确定微波背景辐射的温度是2.7K,约等于3K,因此微波背景辐射也被称为“3K微波背景辐射”。
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