宇宙微波背景

宇宙微波背景(CMB),也叫宇宙背景辐射,电磁辐射填满宇宙的剩余效应大爆炸138亿年前。因为扩大宇宙冷却,因为这原始的爆炸,背景辐射中微波的区域电磁波谱。

发现宇宙背景

从1948年开始,美国宇宙学家乔治•伽莫夫埃尔弗尔和他的同事,拉尔夫和罗伯特·赫尔曼,调查的想法化学元素可能是合成的热核反应这发生在一个原始的火球。根据他们的计算,与早期宇宙相关的高温会引起热辐射字段,它有一个独特的强度与波长分配(称为普朗克辐射定律),是一个函数的温度。随着宇宙的膨胀,温度会下降,光子被宇宙膨胀长波长红移,美国物理学家Richard c .杜尔曼已经显示在1934年。由目前的时代辐射温度会降至非常低的值,约5 k以上绝对零度(0开尔文[K],或−273°C (460°F−))根据埃尔弗尔的估计和赫尔曼。

这些计算的兴趣减弱大多数天文学家当很明显狮子的分享比合成的元素氦必须发生在星星而不是在一个炎热的大爆炸。在1960年代早期物理学家普林斯顿大学,新泽西,以及苏联,再次拿起这个问题,开始建立一个可能探测、微波接收机的比利时牧师和宇宙学家Georges Lemaitre的光辉消失,”世界的起源。”

实际发现的残遗从原始火球辐射,然而,发生意外。在与第一个实验通讯卫星通信卫星,两位科学家,阿诺·彭齐亚斯和罗伯特•威尔逊任职的贝尔电话实验室、新泽西、多余的无线电噪声测量,似乎来自天空完全各向同性的方式(即无线电噪声在各个方向都是一样的)。当他们咨询的伯纳德·伯克麻省理工学院的剑桥,问题,伯克意识到彭齐亚斯和威尔逊最有可能找到了宇宙背景辐射,罗伯特·h·迪克普林斯顿大学,P.J.E.皮伯斯,和他们的同事们正计划寻找。把彼此联系,两组同时在1965年发表的论文详细的预测和发现一个普遍的热辐射温度约3 K。

精确测量了宇宙背景探测器(COBE)卫星在1989年推出的决定光谱要准确的特点黑体在2.735 K。卫星的速度地球,地球太阳,太阳的星系,星系穿过宇宙实际上使温度看起来稍热(1000年的一部分)的方向运动,而不是远离它。这个效应的大小所谓的偶极子anisotropy-allows天文学家确定本地组(包含银河系的星系群)正以每秒600公里的速度(公里/秒;每秒400英里(公里/秒)的方向45°的方向室女座星系团的星系。这样的运动并不是衡量相对于星系本身(处女座星系平均衰退速度约为1000公里/秒(600英里/秒)对银河系系统),但相对于本地的参照系宇宙微波背景辐射会显示为一个完美的普朗克谱与一个单一的辐射温度。

COBE卫星携带仪器上,可以测量小背景辐射强度的波动,将结构的开始(即。、星系和星系群宇宙中)。这颗卫星传播角投影在一个波长的强度模式0.57厘米一个统一的背景减法后的温度为2.735 K。明亮的区域在右上角和黑暗区域的左下角显示不对称偶极子。明亮的带中间代表多余的热发射对面的银河系。获得更小的角度尺度上的波动,必须减去偶极子和银河的贡献。得到图像减法后的最终产品。补丁的光和黑暗代表温度波动量约100000年的一部分——而不是比测量的准确性更高。然而,统计分布的角波动出现不同于随机噪声,所以COBE调查小组的成员发现的第一个证据的离开完全各向同性理论宇宙学家长期预测必须在订单星系和星系团凝结的否则无定形的宇宙。这些波动尺度对应于距离的10⁹光年(仍比宇宙中最大的物质结构,如巨大的星系被称为分组“长城”)。

的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)于2001年推出观察波动被COBE进行更详细和更敏感。宇宙的条件开始离开他们的印记在波动的大小。威尔金森微波各向异性探测器的准确的测量表明,早期宇宙的63%暗物质光子,15%,12%原子,10%的中微子。今天宇宙是72.6%暗能量原子,暗物质占22.8%,和4.6%。尽管现在是中微子可以忽略不计组件的宇宙,他们形成自己的宇宙背景,这是由威尔金森微波各向异性探测器发现的。威尔金森微波各向异性探测器还表明,宇宙中第一批恒星大爆炸后十亿年形成的。