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宇宙中第一缕光从何而来?
这个问题一直困扰着科学家,
直到太空望远镜面世才打破这一僵局。
这要从宇宙的早期状态来说起……
有关宇宙微波背景辐射(CMB)的研究指出,光先于物质而存在,甚至比中性粒子都出现得早。宇宙微波背景辐射是大爆炸的余辉,宇宙间随处可见,是星际争霸的背景。宇宙微波背景辐射不是静止的,它四处扩散,也会进入地球,在地球上可以检测到。
欧洲空间局(ESA)于2009年推出普朗克太空望远镜(Planckspacetelescope),对宇宙微波背景辐射展开了广泛研究。欧空局的研究人员发现:宇宙扩张略慢于之前预想的速度、宇宙存在的年限比预想的早。根据我们今天的理解,宇宙已经137.8亿岁了。
宇宙微波背景辐射/“宇宙的婴儿照”
普朗克太空望远镜项目组研究人员于2013年宣布他们已经发现第一缕光是如何形成的。大爆炸之后,宇宙间充斥着物质和反物质等亚原子粒子,在2700C的温度条件下相互碰撞。在这种情况下,当一个反物质粒子碰到一个物质粒子时,这两个粒子都会消失。
质子和电子相互碰撞,形成氢原子,释放出光。这是宇宙中第一缕光产生的原因,第一缕光大约出现在大爆炸后38万年。不久之后,宇宙经历了一个快速膨胀期。宇宙扩张拉长了第一缕光的波长,使之成为微波,也就是我们今天所说的宇宙微波背景辐射。
早期宇宙
那么究竟是什么导致了宇宙快速膨胀呢?这个问题不甚明了。宇宙快速膨胀期有强大的能量形成,但这些能量既不是来自于物质、反物质,也不是来自于辐射,那一定是来自于别的事物。科学家认为这个东西肯定是某种超强黑暗能量。
普朗克太空望远镜下的宇宙微波背景辐射局部图
数亿年里,宇宙在黑暗中发展。期间,形成了第一颗恒星、第一个星团和第一个超级星团。有一种辐射被称为赖曼连续光谱,它由恒星发射出来。在接下来的十亿年中,赖曼连续光谱再电离氢原子,使得光线再次自由行进,最终结束了“黑暗”时期。 |
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