字宙微波背景辐射

学科:天文学宇宙微波背景辐射又称3K辐射,是一种微波波段的宇宙背景辐射,具有温度近似3K的黑体辐射谱特征。科学家认为,这种电波是宇宙大爆炸残留下来的电磁波。早期宇宙是一个温度极高、密度极大的炽热世界,它在极其短暂的瞬间发生了急剧膨胀并冷却,形成了宇宙。而远古宇宙发出的光辉的余烬依然充满宇宙空间,这就是宇宙微波背景辐射的本质。

宇宙微波背景辐射的观测和理论

介绍了有关宇宙微波背景辐射（ＣＢＲ）观测和理论研究的最新进展。叙述了基于ＣＯＢＥ卫星的观测宇宙学，包括对背景辐射谱、各向异性的观测结果及其理论意义；并系统介绍了ＣＢＲ各向异性形成的各种机制；展望了下一代宇宙微波背景探测器（ＭＡＰ和ＰＬＡＮＣＫ）的科学目标和主要技术参数。

宇宙微波背景辐射极化的近似解析公式

在宇宙早期的退耦过程中,光子与电子发生Thompson散射.光子气体空间分 布的各向异性通过Thompson散射而产生宇宙微波背景辐射的极化,并为最近WMAP观 测到.从光子气体的Boltzmann方程出发,采用一般的光深函数,分别积分给出原初密度 扰动和残余引力波产生的微波背景辐射极化的近似解析解,结果适用于一般的复合过程. 密度扰动FS所产生极化的近似解析解为βS≈-CFS(τd)△τd,其τd和△τd分别为退 耦时刻和退耦宽度,系数C≈(0.08-0.12),明显依赖于复合模型.残余引力波扰动FT 产生极化的积分稍微复杂,在长波近似下我们对原初扰动按波数进行幂级数展开,保留到 两项FT≈FT(1)＋FT(2),分别积分,给出近似解析解βT≈-[CFT(1)(τd)+DFT(2)(τd)]△τd. 第一项的极化与密度扰动类似,结论也相同;但第二项的系数D≈(0.22-0.32),远大于 系数C.我们的近似解析解有助于理解背景辐射的温度-极化交叉关联和检测残余引力 波对背景辐射各向异性的贡献.

宇宙微波背景辐射对超高能宇宙线流强的影响

文章指出 :(1 )在 E=5× 1 0 1 9e V附近 ,对所有 x(x是宇宙线飞行的距离 ) ,超高能宇宙线流强略有增强 ;(2 )在 1 .0× 1 0 2 0 e V≤ E≤ 5.0× 1 0 2 4e V能区内 ,宇宙微波背景辐射的作用仅使超高能宇宙线流强有所减弱 ,在 x≤ 2 0 0 0 Mpc区域内 ,减弱系数 F(X,E)≡ j(x,E) /j(0 ,E)≥ 0 .34。

红蓝化石——宇宙微波背景辐射

化石、遗迹对于不少学科来说是至关重要的研究对象和知识来源。生物学是一例。三叶虫、始祖鸟、恐龙化石、北京人头盖骨等，都昭示着生命进化的奇妙过程，也印证着达尔文进化论这一伟大学说。历史学是一例。甲骨文的发现，以确凿的证据打破了西方学界对中国商朝存在与否的傲慢怀疑，印证了太史公《史记》的信史地位。而1980年发现的大兴安岭嘎仙洞石刻祭文，竟然与《魏书》的相关记载几乎丝毫不差，魔术般真实地再现了一段上千年前的历史。

河外星际尘埃辐射对微波背景辐射的影响

本文借助于观测到的大、小麦哲伦云的星际尘埃辐射，估计总星系内的“冷”星际尘埃热再辐射对宇宙微波背景辐射的影响．结果表明：总星系内的星际“冷”尘埃的热辐射所形成的背景辐射对微波背景辐射的扰动强烈地依赖于宇宙减速因子和“冷”尘埃量，在宇宙背景探测者（ＣＯＢＥ）的观测结果的限制下，无论宇宙减速因子取何种值，“冷”尘埃所占的比例都是非常少的，如果Ｏｓｔｒｉｋｅｒ所作的平均每个星系内由尘埃产生的蓝光光深τＢ＝０．５的假定是合理的，那么星际尘埃量随温度的分布是非常不均匀的。

星系团的引力透镜效应及宇宙微波背景辐射的各向异性

本文研究了Ｐｏｉｓｓｏｎ随机分布的星系团作为引力透镜天体，其横向本动速度引起的运动引力透镜效应对宇宙背景辐射（ＣＢＲ）温度涨落各向异性的影响．对星系团的密度结构及其引力透镜效应，我们采用Ｈｅｒｎｑｕｉｓｔ模型，并在此基础上，利用星系团的统计理论，在冷暗物质及等曲率重子扰动模型框架下，计算了运动引力透镜效应对ＣＢＲ温度涨落各向异性的贡献．

微波真实光谱响应对快速辐射模拟影响分析

为分析国产微波遥感器真实光谱响应在数值天气预报系统同化模块中对微波辐射快速模拟的影响,基于逐线吸收模型,采用TOVS辐射传输(RTTOV)预报因子和风云三号D星微波温度探测仪(FY-3D/MWTS-2)搭载的大气和陆地均有辐射贡献的第四通道真实光谱响应和理想光谱响应,通过最小二乘法,分别拟合生成真实光谱响应和理想光谱响应对应的快速微波辐射光学厚度拟合系数。将两种拟合系数应用于中国气象局全球预报系统(CMA-GFS)的四维变分同化系统,采用美国环境预报中心(NCEP)的分析资料(FNL)作为CMA-GFS的气象要素背景场,模拟不同光谱响应驱动下的微波辐射背景场,并与FY-3D/MWTS-2真实观测场进行对比统计分析,分别计算真实光谱响应和理想光谱响应驱动时,不同海陆类型下的观测背景差(OMB),分析真实光谱响应相比理想光谱响应,对不同海陆类型的微波辐射模拟的差异。分析结果表明,在微波辐射观测场值较低的情况下,真实光谱响应和理想光谱响应驱动模拟的微波辐射背景场值略高于观测场值,随着微波辐射场值增大,模拟的微波辐射背景场值与观测场值更为接近;除南半球靠近极区的少部分地区外,真实光谱响应驱动模拟的OMB均小于理想光谱响应驱动的模拟结果,真实光谱响应驱动的辐射背景场模拟更接近于观测场;相比采用理想光谱响应驱动,采用真实光谱响应驱动后,在陆地地区,微波辐射OMB的均方根误差(RMSE)减小约1.80%;在海洋地区,RMSE减小约2.6%;在海陆交界地区,RMSE减小约4.72%,全球总体RMSE减小2.17%;采用真实光谱响应驱动后,OMB总体的标准差(STDV)和平均绝对误差(MAE)分别减小为0.75%和4.6%。

总星系中“暗质量”形成和分布的基本规律及与“真空背景微波辐射”、“宇宙常数”的因果关联

本文应用相对论性牛顿万有引力定律和非黎曼几何的传统力学分析方法,定量导出和证明了总星系中场"暗质量""、暗能量"的形成、演化和各向同性均匀分布的基本规律,得到了场"暗质量"密度"、暗能量"密度理论值;定量导出了总星系中场"暗质量"密度"、暗能量"密度与"真空背景微波辐射""、宇宙常数"的因果关联,求得了真空背景微波辐射温度和宇宙常数理论值,所得系列理论结果,与已有观测事实极相吻合.

再论暗物质、可能的暗能量与引力子/波——从宇宙微波背景辐射B模偏振之发现的物理学意义谈起

(1)论述了以宇宙大部分星系合并成的重力真空星的类似局部暴涨解释了宇宙加速膨胀的可能暗能量的高比例之源;也因此,哈佛-史密森天体物理学中心等BICEP2望远镜发现的宇宙微波背景辐射的B模式偏振信号,无论作为"宇宙暴涨的确凿证据",还是作为引力波的宇宙原初证据,均不一定成立的;其更大的可能性是宇宙暴涨与上述的类似局部暴涨的引力波叠加作用的结果。(2)论述了美国费米国家加速器实验室CDF2008年发现的疑似暗物质的标准模型之外的新粒子,可能是已有的Ω粒子。(3)BICEP2望远镜的前述发现有力地支持引力子的单手性,为中国本文作者2012年提出的左旋中微子(中微子震荡不足以证明其非零质量)与引力子可能的一致性提供进一步的佐证,为4种力的广义统一提供新的可能性。

2006年诺贝尔物理学奖——宇宙微波背景辐射的黑体谱和各向异性

相传约137亿年前我们的宇宙起源于“盘古开天地式的大爆炸”,能量密度和温度均超高无比,却绝无什么特殊的“爆炸”中心,在足够大的尺度上均匀且各向同性,一直持续膨胀至今.刚开始的时候,随着宇宙温度的迅速降低,若干基本粒子物质相继浮现,宇宙早期的核合成过程制备形成了宇宙时空中第一代恒星形成之前的大致原初元素丰度分布.宇宙“大爆炸”发端时空中的能量场应当有量子涨落;耦合演化到后来呈现的物质场中,这些微弱而此起彼伏的涨落逐渐被引力在各种不同层次上放大,从而最终形成宇宙时空中不同尺度的物质结构系统(包括超星系团、星系团、星系、球状星团、恒星、行星等).伴随着宇宙膨胀,有一个温度不断下降的热电磁辐射场被“捂”在物质场中;大约在389000年以后,这个热电磁辐射场基本不再与物质相互耦合作用,但它依然带有早期物质场中各处涨落的信息烙印.基于Einstein创立发展的广义相对论(1915年),Einstein(1917年)、Friedmann(1922年)、Lematre(1927年)、deSitter(1932年)开辟了近代理论宇宙学的先河.Hubble(1929年)公布了遥远的星系退行速度正比于它们到我们的距离的划时代观测事实.基于宇宙元素丰度和核合成物理,Gamow,Alpher和Herman于1940-1950年大胆设想了宇宙“大爆炸”的物理框架图像.Penzias和Wilson(1964年)在贝尔试验室从事微波天线研究时意外地发现了2.7K宇宙微波背景辐射.经过多年的精心设计和准备,Mather和Smoot(1989—1994年)领导的“宇宙背景探索器”(COBE)空间试验精确地测量宇宙微波背景辐射的黑体谱和微弱的各向异性涨落;他们俩因此荣获2006年度的物理诺贝尔奖.90年来,科学家们众说纷纭,唇枪舌战,搜索证据,编造理论.随着地面、高空和空间综合试验及理论研究的持续迅速发展,精确宇宙学的时代已经到来.

发掘“创世遗迹”——欧洲航天局即将发射宇宙微波背景辐射探测卫星“普朗克”

为何需要“普朗克”卫星 世界上第一颗专门探测宇宙微波背景辐射的人造卫星“宇宙背景探索者”（简称COBE卫星）为“大爆炸”理论提供了有利的支持.COBE卫星拍到的全天域宇宙微波背景辐射图是一张宇宙只有38万岁时的“婴儿照片”,它忠实再现了宇宙“幼年时代”空间最为古老的辐射现象,包括每一个斑点和涟漪,跨越137亿年的历史,把我们与宇宙的早期直接联系了起来.

改变人类认识的一座里程碑——纪念宇宙微波背景辐射发现五十年

大爆炸宇宙论是二十世纪最重要的科学发现之一。它彻底改变了人类对宇宙的认识，其影响远远超出了科学本身。1929年，被尊为星系天文学之父的哈勃（Edwin Hubble）发现距地球越远的星系离地球而去的速度就越快，而且这个速度和地球与星系之间的距离成正比。

围绕“宇宙3K微波背景辐射”,看“宇爆说”怎样对待科学、数学、读者、宗教和哲学

"宇爆说"把"宇宙微波背景辐射"建筑在宇宙中"处处都在大爆炸"的基础上,但大爆炸是由"零体积无限热"的奇点引发的,所以宇宙中充满了奇点,宇宙的温度到处都是无限热。就算只有唯一的一个奇点发生大爆炸,因为宇宙是有限的,用无限热做分子,有限的空间做分母,其商就是(无限热/有限空间),所以宇宙的温度也处处都是无限热。这样就不会有地球和人类,更不会有宇宙微波背景辐射。霍金宣称不存在大爆炸奇点,使得"宇爆说"取代"已经存在并将继续存在无限久的宇宙的观念"、取代"上帝精神"的"变革",落了空。

新闻扫描由像素构成的宇宙 微波背景辐射有助于证明弦理论

CNNIC发布《域名争议解决办法》 日前,我国域名注册管理机构CNNIC(中国互联网络信息中心)发布《域名争议解决办法》及其程序规则。 该《办法》规定,任何机构或者个人认为他人已注册的域名侵害其合法权益时,均可以向CNNIC认证的域名争议解决机构提出投诉,有关争议将在45天至60天内予以解决。

科学家证实宇宙微波背景辐射的偏振性

美国芝加哥大学的天体物理学家近日宣布,他们测量到了宇宙微波背景辐射所存在的微小偏振,有关结果不仅首次为微波背景辐射的偏振性提供了证据,也再次确认了现有宇宙理论模型的合理性。目前为科学界所普遍接受的宇宙起源理论认为,宇宙诞生于距今约140亿年前的一次'大爆炸'。在诞生早期,宇宙温度极高,随后开始冷却,形成被称为微波背景辐射的'余烬'。微波背景辐射的存在,早已在天文观测中得到证实。

哈勃常数与宇宙学常数、宇宙物质密度及宇宙微波背景辐射可能存在的相互联系

通过构建几个和哈勃常数与宇宙学常数、宇宙物质密度及宇宙微波背景辐射密切相关的无量纲数值,并进一步通过引入一些数物理学基本常数,再经由相关的数值计算得到几个经验公式,试图以此来说明哈勃常数与宇宙学常数、宇宙物质密度及宇宙微波背景辐射彼此之间可能存在一定的相互联系。

有关宇宙微波背景辐射的最新报告

2006年3月15日在普林斯顿大学的一个记者招待会上，WMAP^＊（威尔金森宇宙微波各向异性探测卫星）小组发布了他们关于宇宙大爆炸后辐射残留的最新报告．报告提供了首张偏振宇宙微波辐射图谱，其内容有助于了解字宙诞生10埘秒之后的情况，也使标准宇宙模型通过了目前最严格的数据检验．他们还宣称我们生活在一个扁平状的宇宙中，这个宇宙仅含有4％的常规物质，但有22％的暗物质和74％的暗能量，这些结果与宇宙标准模型相吻合．WMAP成员Lyman Page说：