什么是宇宙微波背景辐射？

宇宙微波背景辐射的产生和发现

宇宙微波背景（简称CMB），是整个宇宙我们能看到的最古老、行走距离最远的光。（图源：Yaroslav Vitkovskiy/Shutterstock）

这篇文章首次发表在《对话》杂志上。该杂志将这篇文章授权给了Space.com的专家之声栏目：Op-Ed&Insights。

什么是宇宙微波背景辐射？它是在大爆炸之后产生的吗？-Sreehari，9岁，来自印度喀拉拉邦。

宇宙微波背景（简称CMB），是整个宇宙我们能看到的最古老、行走距离最远的光。宇宙大爆炸（宇宙的开端）后它很快就产生了。

然而，它并不是你或我用肉眼就能看到的光。我们能看到的光叫可见光，除此之外，还有其他类型的光存在。微波就是这样一种光，我们检查骨折时使用的X-射线、车里听音乐时的无线电波也是。

起初，CMB也是能量很强的X-射线，随时间流逝，它逐渐失去能量变成了低能量的微波。

CMB是从宇宙诞生就存在的光，在那时，宇宙非常炽热且紧密，充满电子和质子。这些粒子带有电荷，当光碰到一个粒子时，电荷会将光传送到另一个方向。这让光无法传播太远。

普朗克天文望远镜拍摄的一张CMB照片。颜色代表CMB不同位置的温度不同。（图源：ESA和普朗克实验室，CC BY-SA）

逐渐冷却

随时间流逝，宇宙膨胀并逐渐冷却。最终冷却到某个点后，电子和质子结合到一起形成了氢原子。这些原子不带电荷，所以他们不会像电子和质子一样以同样方式影响光的传播。光可以穿过他们在宇宙传播，好像宇宙是空的一样。

宇宙各处都在以同样速度冷却，这个过程在各个地方同时发生。突然，光就可以同时在全宇宙进行快速远距离传播。直至今天光仍在旅行，那些到地球的光就是宇宙微波背景。

在第一个原子产生之前CMB光遍布宇宙但无法传播很远。事实上，我们知道的是宇宙大爆炸38万年后它才被释放，听起来从宇宙大爆炸到光被释放好像经历了很长时间，但与宇宙将近140亿岁的年龄相比，其实在宇宙还非常年轻时就发生了。

CMB告诉了我们很多像宇宙的诞生时间一样的重要信息。根据宇宙大爆炸理论，早期宇宙非常炽热且充满辐射。随着宇宙膨胀逐渐冷却，这些辐射最终被释放出来形成了我们现在看到的CMB。宇宙大爆炸理论甚至对宇宙温度做出了预测，这就是为什么我们把CMB当做宇宙大爆炸理论是正确的证据。

一个意外发现

CMB其实是被意外发现的。罗伯特·威尔森和彭齐亚斯这两个科学家发现使用微波望远镜观测时，无论怎么移动天线都观测到了同样的外部信号，他们认为这种信号也许是由望远镜本身造成的-甚至可能是天线上的鸽子粪便造成的。

图为位于新泽西洲霍尔姆德尔的贝尔天文望远实验室、无线电天文学家罗伯特·威尔逊和阿诺·彭齐亚斯发现CMB时使用的霍尔姆德尔15米喇叭天线。（图源：国家航空航天局通过维基百科共享）

最终他们意识到他们是第一个探测到CMB（宇宙大爆炸理论早已预测过它的存在）的人。他们因此获得了诺贝尔奖。

自那以后，我们向太空中发送了很多天文望远镜并得到了CMB越来越精确的图像。观测宇宙中最古老的光能帮助我们理解我们今天看到的很多事情。

BY:Christopher Pattison

FY: 杂七八糟嘿

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来源: 天文在线