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冷点,有着不平凡的起源

 星光闪亮图书馆 2017-06-26

自1960年开始,天文学家就观测到宇宙中弥漫着电磁背景辐射,即所谓的微波背景辐射(CMB)。它是宇宙中最古老的光,产生于宇宙大爆炸之后不到40万年的时候。我们对它的了解越是深刻,就代表了我们对原始宇宙的状态知道的越多。


2004年,天文学家在对宇宙中无处不在的CMB进行测量时,发现了一些非比寻常的东西。他们发现,在CMB中有一片巨大的区域温度要比周围的低。因此,这片区域被称为“冷点”(cold spot)。


冷点并非是CMB中最古怪的东西。科学家也发现了其它一些异常现象,比如一半天空的辐射信号似乎比另一半要强。标准宇宙学模型对CMB的细节进行了预言,但也无法完全解释这些异常,而冷点是其中最为突出的。


△ 普朗克卫星探测到的微波背景辐射。红色代表温度较高的区域,蓝色代表温度较低的区域。嵌入图显示了冷点的区域。(图片来源:ESA & Durham Uni)


多年以来,天文学家提出了各种各样的理论来解释它,比如仪器的误差,或数据分析的方式有误等等。但获得最多支持的假说认为这是宇宙中的一个超级空洞(supervoid)。然而,英国杜伦大学的科学家的一个最新研究排除了存在超级空洞的可能。他们的结论也打开了一个新的可能性:也许冷点的存在是因为不同宇宙之间的碰撞?


CMB覆盖着整个天空,而且所有地方的温度似乎都差不多,平均温度仅比绝对零度高一点,为-270.43°C。冷点的温度要比周围低0.00015°C。


或许你会认为这只是一点点的差异,但就是这一点点,对于标准宇宙学模型来说如同芒刺在背。先前,科学家都认为这是一片超级空洞——横跨数十亿光年,只包含少量星系。为了检验这个理论,杜伦大学的科学家利用英-澳望远镜对冷点所在的区域进行了一次巡天观测。


△ 光线红移。(图片来源:E.Siegel)

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