宇宙微波背景辐射揭秘宇宙大小
宇宙微波背景辐射揭秘宇宙大小
1964年，两位年轻的天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊在调试一台射电望远镜时，意外发现了一种微弱而均匀的背景信号。这种信号来自四面八方，波长为7.35厘米，温度约为2.7开尔文。起初，他们以为这是仪器故障，但经过仔细检查，他们意识到这是一份来自宇宙深处的古老信息——宇宙微波背景辐射（Cosmic Microwave Background，简称CMB）。
这份“大爆炸的回声”是宇宙诞生38万年后的“快照”，记录了宇宙从炽热的等离子体状态冷却到足以形成原子的那一刻。从那时起，光子得以自由传播，形成了我们今天观测到的CMB。它的发现不仅证实了大爆炸理论，还为科学家提供了一个独特的窗口，让我们得以窥探宇宙的早期状态。
CMB的温度极其均匀，整体温度为2.725开尔文，仅比绝对零度高出2.725度。然而，在这种均匀性中，隐藏着微小的温度波动，这些波动的幅度仅为万分之一度。这些看似微不足道的差异，却包含了宇宙结构形成的关键信息。
通过分析这些温度波动，科学家能够推断出宇宙的几何形状。根据广义相对论，空间可以是平坦的、球形的或马鞍形的。每种形状都有其独特的几何特性：在平坦空间中，平行线永不相交；在球形空间中，平行线最终会相交；而在马鞍形空间中，平行线则会逐渐远离彼此。
科学家通过测量CMB中高温和低温区域之间的角距离，发现这些区域的角距离非常接近1°，这正是平坦空间的特征。这一发现意味着，可观测宇宙的范围可能只是整个宇宙的一小部分。根据目前的观测数据，可观测宇宙的直径约为930亿光年，但整个宇宙的实际大小可能远超于此。
近年来，中国科学家在CMB的研究中取得了重要进展。安徽大学和中国科学技术大学的研究团队提出了一种新的统计学方法，用于检验银河系热尘埃辐射模型在微波波段的可靠性。研究发现，主流的单成分灰体谱模型在545GHz以上的频段与真实数据相符，但在100-150GHz频段与数据不符。这一发现对未来的CMB研究具有重要意义，并为改进模型提供了方向。
宇宙微波背景辐射的研究仍在继续，它不仅帮助我们理解了宇宙的起源和演化，还揭示了宇宙的平坦性，进而对宇宙的大小提供了重要线索。随着技术的进步和对CMB更深入的研究，人类有望揭开更多关于宇宙的奥秘，进一步探索这个浩瀚而神秘的宇宙。