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宇宙大爆炸将成打开宇宙奥秘的钥匙

admin 2020-02-13 14:31:29 宇宙秘闻

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  约50年前,人类首次探测到了宇宙大爆炸的“晚霞”——宇宙微波背景(CMB),它是一束由长波长光子组成的暗淡光线。3月17日,天文学家声称,安置在南极的微波探测器BICEP2首次记录下“B模式”信号,该信号是CMB中一种难以捕捉的涡流数据,是早期宇宙的一段烙印。

  宇宙大爆炸理论认为,爆炸发生之后会立刻产生大量辐射,而辐射会生成蔓延整个宇宙的引力波。本次探测到的B模式信号就是引力波在宇宙时空结构中存在的直接证据。

  现在最关键的问题是:本次探测到的B模式信号是否是真实的?如果结果像绝大多数领域内专家所认为的那样——是肯定的答案,那么许多更加广泛精确的测量手段将会出现,B模式天文学研究将进入一个新纪元。

  科学家希望通过研究B模式信号弄清宇宙大爆炸后星系形成和聚集的方式,同时对宇宙最初的形态有更深刻的了解。随着B模式信号研究的推进,许多原本神秘的因素,例如掌控宇宙形状和命运的暗物质和暗能量,也将一一展露它们的秘密。

  英国剑桥大学宇宙学家George Efstathiou说:“CMB是我们研究早期宇宙最好的一个突破口。”不过,研究早期宇宙单靠B模式研究是不够的。本次探测到的信号有局限性,且各项正在开展的研究之间没有进行很好的协调。此外,目前可用于研究的手段也是有限的。

  研究初期

  B模式信号的发现纯粹是一个“幸福的意外”。1964年3月20日,美国新泽西州霍姆斯市贝尔实验室的Arno Penzias和Robert Wilson在绘制银河系的射电辐射图时注意到了一股微弱的信号,该信号似乎是来自各个方向。起初,他们认为它是当地人类活动的产物,直到与一名同事交流后才认定它来自宇宙。

  对于B模式信号,宇宙大爆炸理论长期以来一直都有预测。该理论认为宇宙不是一直存在的也不是亘古不变的,而是在某一时刻经过一场大爆炸而形成的,本次发现是支持该理论的强力证据。

  Penzias和Wilson的发现证明,宇宙的温度曾一度比今天高很多。他们记录下来的光子是宇宙大爆炸38万年之后被释放出来的——当时正在不断延伸的宇宙空间已经冷却到足以使电子和质子结合形成氢原子的阶段。光子在宇宙中不停穿梭,它完好地保存着被释放时所记录下来的“宇宙片段”。

  

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