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如何通过CMB了解宇宙

分类:天文、暗能量、暗物质、物理学、大爆炸
作者:Ethan Siegel

阅读过(Starts With A Bang)的人大都见过下面这幅图,而且是不止一次的看见。


CMB

为什么我总会把它贴出来?为什么它是如此重要?

让我们先追溯到20世纪60年代。那个时期,关于宇宙起源问题有两个相对性的理论:大爆炸理论和稳恒态宇宙模型。大爆炸理论认为早期宇宙是高温高密度的,并且宇宙的年龄是有限的;而稳恒态宇宙模型则认为宇宙的温度和密度(译者按:并不表示体积不变)保持不变,即过去和今天观测到的状态一样。

模型演化示意图

这两种模型之间存在着一个巨大的不同。大爆炸理论认为在过去宇宙的某一个点上,它的温度如此之高密度如此之大,以至于热辐射主宰着一切。而这些辐射,虽然随着宇宙的冷却形成中性原子,但至今仍有遗留。

随着宇宙的演化,现在的宇宙温度应该是足够低,仅仅比绝对零度高几度,但它仍存在于我们周围。

相反地,稳恒态模型认为宇宙中只有星光,或是直接来自于恒星或是来自于宇宙空间气体的反射。

直到上世纪60年代,彭齐亚斯和威尔逊用Horn Antenna (上图)测量到了宇宙中的微波辐射。它们从天空的各个方向都测到了该辐射,且有完全相同的能量。

在过去的45年左右的时间里,我们已经证实微波辐射温度为2.725K,仅比绝对温度高一点,并且弥漫于整个天空。这个发现和大爆炸的预言极为相似,同时也有力地驳斥了稳恒态宇宙模型。

The hardcore among you will see the 400-sigma error bars and gasp. That is not a typo!

直到2003年,一个详细的天空温度起伏(相对于2.725K)被测量。这个起伏仅仅几mk(百万分之一度),如下图所示。

(This map, by the way, is the entire sky spread out into an ellipse, known as a Mollweide projection.)

这些扰动将会告诉我们宇宙的整个信息,包括结构形成、宇宙年龄、宇宙中普通物质、暗物质以及暗能量的含量、中微子的重要性和许多其他信息。

但是事实并非如此。这张图中有一个致命的问题,并不仅仅是银河系的影响。

这些影响还来自于很强的超星系微波辐射,另外还有射电源的干扰,都污染了这张图片!那么我们需要做什么?我们需要制作一个“面具”去去除这些干扰。(如下图,红色部分)

没有来自于宇宙微波背景的数据,我们仍旧可以研究宇宙的许多方面,如宇宙年龄、暗物质与暗能量的存在。但是不能像从宇宙微波背景的扰动中那样研究的精确。

几年前发表了一篇文章,文中提到,作者声称已经发现了“面具”存在着一个问题,尤其是当观测遥远的光度程红色的星系时。

这的确是一个值得理解的问题。如果我们用错了“面具”,那将意味着会丢失真实信息或是保留假信息,这是更糟的事。下图中的白色圆圈就是有问题的区域。

导致这种结果的原因说明我们还没能完全的分析该数据。关于宇宙我们需要大量的研究,这些数据是迄今为止最好的研究宇宙的数据。那就是为什么我们务必要正确的分析它们。

对于他们表达结果的方式我没有疑问。但是我仍要抨击某人(原因在此http://www.physorg.com/news195720060.html)。   Robert Massey,请出面解释。

If true this could mean that the ripples are significantly smaller, which could imply that dark matter and dark energy are not present after all.

让我们看下这段话。第一句很好,第二句也没问题。最后一句,即黑体部分,是一个弥天大谎。
为什么要这么做?为什么要报告一个不可能的结果来摧毁科学?你可以告诉我来自宇宙微波背景的任何东西都是不可靠的,是毫无意义的,但是我们仍然有足够的证据证明暗物质和暗能量。为什么?

因为暗物质的主要证据不是来自于CMB。它来自于星系、星系团和大尺度结构!

暗能量的主要证据也不是来自于CMB。它来自于超新星和其他遥远发射源的观测。

我们应该保持发现异常以及检查可疑点的作风,否则将意味着停滞不前。不要轻易的相信和满足我们已知的东西!

PS: 翻译出来跟阅读完全不是一个概念,翻译不易啊…

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