什麽是宇宙微波背景輻射？

宇宙微波背景輻射的産生和發現

宇宙微波背景（簡稱CMB），是整個宇宙我們能看到的最古老、行走距離最遠的光。（圖源：Yaroslav Vitkovskiy/Shutterstock）

這篇文章首次發表在《對話》雜志上。該雜志將這篇文章授權給了Space.com的專家之聲欄目：Op-Ed&Insights。

什麽是宇宙微波背景輻射？它是在大爆炸之後産生的嗎？-Sreehari，9歲，來自印度喀拉拉邦。

宇宙微波背景（簡稱CMB），是整個宇宙我們能看到的最古老、行走距離最遠的光。宇宙大爆炸（宇宙的開端）後它很快就産生了。

然而，它並不是你或我用肉眼就能看到的光。我們能看到的光叫可見光，除此之外，還有其他類型的光存在。微波就是這樣一種光，我們檢查骨折時使用的X-射線、車裏聽音樂時的無線電波也是。

起初，CMB也是能量很強的X-射線，隨時間流逝，它逐漸失去能量變成了低能量的微波。

CMB是從宇宙誕生就存在的光，在那時，宇宙非常熾熱且緊密，充滿電子和質子。這些粒子帶有電荷，當光碰到一個粒子時，電荷會將光傳送到另一個方向。這讓光無法傳播太遠。

普朗克天文望遠鏡拍攝的一張CMB照片。顔色代表CMB不同位置的溫度不同。（圖源：ESA和普朗克實驗室，CC BY-SA）

逐漸冷卻

隨時間流逝，宇宙膨脹並逐漸冷卻。最終冷卻到某個點後，電子和質子結合到一起形成了氫原子。這些原子不帶電荷，所以他們不會像電子和質子一樣以同樣方式影響光的傳播。光可以穿過他們在宇宙傳播，好像宇宙是空的一樣。

好奇的孩子們是《對話》雜志的其中一個專欄，該專欄給孩子們機會提出他們關于世界的問題，並由專家來解答。我們也許無法做到回答每個問題，但我們會盡力。

宇宙各處都在以同樣速度冷卻，這個過程在各個地方同時發生。突然，光就可以同時在全宇宙進行快速遠距離傳播。直至今天光仍在旅行，那些到地球的光就是宇宙微波背景。

在第一個原子産生之前CMB光遍布宇宙但無法傳播很遠。事實上，我們知道的是宇宙大爆炸38萬年後它才被釋放，聽起來從宇宙大爆炸到光被釋放好像經曆了很長時間，但與宇宙將近140億歲的年齡相比，其實在宇宙還非常年輕時就發生了。

CMB告訴了我們很多像宇宙的誕生時間一樣的重要信息。根據宇宙大爆炸理論，早期宇宙非常熾熱且充滿輻射。隨著宇宙膨脹逐漸冷卻，這些輻射最終被釋放出來形成了我們現在看到的CMB。宇宙大爆炸理論甚至對宇宙溫度做出了預測，這就是爲什麽我們把CMB當做宇宙大爆炸理論是正確的證據。

一個意外發現

CMB其實是被意外發現的。羅伯特·威爾森和彭齊亞斯這兩個美國科學家發現使用微波望遠鏡觀測時，無論怎麽移動天線都觀測到了同樣的外部信號，他們認爲這種信號也許是由望遠鏡本身造成的-甚至可能是天線上的鴿子糞便造成的。

圖爲位于新澤西洲霍爾姆德爾的貝爾天文望遠實驗室、無線電天文學家羅伯特·威爾遜和阿諾·彭齊亞斯發現CMB時使用的霍爾姆德爾15米喇叭天線。（圖源：美國國家航空航天局通過維基百科共享）

最終他們意識到他們是第一個探測到CMB（宇宙大爆炸理論早已預測過它的存在）的人。他們因此獲得了諾貝爾獎。

自那以後，我們向太空中發送了很多天文望遠鏡並得到了CMB越來越精確的圖像。觀測宇宙中最古老的光能幫助我們理解我們今天看到的很多事情。

BY:Christopher Pattison

FY: 雜七八糟嘿

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