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第1089章 山海世界(283)

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2023年10月,由華夏科學院國家天文台韓金林研究員領導的“王綬琯巡天突擊隊”利用華夏天眼fast在“銀道麵脈衝星快照(gpps)巡天”中新發現了76顆偶發脈衝星,包括目前人類已知脈衝星中最闇弱的一批天體,它們僅在少數旋轉週期中偶然輻射脈衝,國際上稱為“旋轉射電暫現源(rrat)”。

華夏科學家通過發展基於快速折疊演演算法的搜尋方案,係統分析了“華夏天眼”fast公開觀測資料,在球狀星團m15中發現了兩顆長週期脈衝星,揭示球狀星團脈衝星演化新路徑。該論文2024年發表於《華夏科學:物理學力學天文學》。

2024年11月,“華夏天眼”fast發現脈衝星數量已突破1000顆,超過同一時期國際其他望遠鏡發現脈衝星數量的總和。

截至2025年10月,“華夏天眼”fast發現的脈衝星數量達到1152顆。這一數量,早已遠超同一時期國際上其它望遠鏡發現脈衝星數量的總和。

背景輻射(cosmic microwave background,cmb),又稱3k背景輻射或宇宙微波背景輻射,是宇宙大爆炸後遺留的黑體輻射,充斥整個宇宙空間。

其溫度約為2.725k,波長分佈於微波厘米波範圍,表現為各向同性的微弱電磁輻射,可通過靈敏望遠鏡觀測到與天體無關的全天均勻輝光,為宇宙中最古老的光訊號,可追溯至再複合時期。該輻射與2.725k黑體輻射譜高度吻合,微小溫度漲落(約百萬分之六)反映早期宇宙密度差異,為恆星與星係形成提供種子。

宇宙背景輻射是來自宇宙空間背景上的各向同性的微波輻射,也稱為微波背景輻射。二十世紀六十年代初,美國科學家彭齊亞斯和r.w.威爾遜為了改進衛星通訊,建立了高靈敏度的號角式接收天線係統。1964年,他們用它測量銀暈氣體射電強度。為了降低雜波,他們甚至清除了天線上的鳥糞,但依然有消除不掉的厘米波背景噪聲。他們認為,這些來自宇宙的波長為1.875的微波噪聲相當於3.5k。1965年,他們又訂正為3k,並將這一發現公諸於世,為此獲1978年諾貝爾物理學獎。

特征和絕對溫標2.725k的黑體輻射相同。頻率屬於微波中的毫米波範圍。宇宙微波背景是宇宙背景輻射之一,為觀測宇宙學的基礎,因其為宇宙中最古老的光,可追溯至再複合時期。利用傳統的光學望遠鏡,恆星和星係之間的空間(背景)是一片漆黑。然而,利用靈敏的輻射望遠鏡可發現微弱的背景輝光,且在各個方向上幾乎一模一樣,與任何恆星,星係或其他物件都毫無關係。這種光的電磁波譜在微波厘米波區域最強。1964年美國射電天文學家阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜偶然發現宇宙微波背景,於1940年代開始研究,並於1978年獲得諾貝爾獎。

“宇宙微波背景是我們宇宙中最古老的光,當宇宙剛剛380,000歲時刻在天空上。它顯示出微小的溫度漲落,對應著區域性密度的細微差異,代表著所有未來的結構,是當今的恆星與星係的種子”。

宇宙微波背景很好的解釋了宇宙早期發展所遺留下來的輻射,它的發現被認為是一個檢測大爆炸宇宙模型地裏程碑。宇宙在年輕時期,恆星和行星尚未形成之前,含有緻密,高溫,充滿著白熱化地氫氣雲霧等離子體。等離子體與輻射充滿著整個宇宙,隨著宇宙地膨脹而逐漸冷卻。當宇宙冷卻到某個溫度時,質子和電子結合形成中性原子。這些原子不再吸收熱輻射,因此宇宙逐漸明朗,不再是不透明地雲霧。宇宙學家提出中性原子在“再複合”時期形成,緊接在“光子脫耦”之後,即光子開始自由穿越整個空間,而非在電子與質子所組成地等離子體中緊密地碰撞。光子在脫耦之後開始傳播,但由於空間膨脹,導致波長隨著時間地推移而增加(根據普朗克定律,波長與能量成反比),光線越來越微弱,能量也較低。這就是別稱“遺留輻射”地來源。“最後散射麵”是指光子脫耦時地放射源接收到光子地來源點在空間中地集合。

因為任何建立的宇宙模型都必須解釋這種輻射,因此宇宙微波背景是精確測量宇宙學的關鍵。宇宙微波背景在黑體輻射光譜的溫度為2.±0.00057k。光譜輻射deν/dν的峰值為160.2ghz,在微波中的毫米波頻率的範圍內。(若光譜輻射的定義為deλ/dλ,則峰值波長為1.063毫米。)

該光輝在所有方向中幾乎一致,但細微的殘留變化展現出各向異性,與預期的一樣,分佈相當均勻的熾熱氣體已經擴大到宇宙大小。特別的是,在天空中不同角度的光譜輻射包含相同的各向異性,或不規則性,隨區域大小變化。它們已被詳細測量,若有因物質在極小空間的量子攝動而起的微小溫度變化,且膨脹到可觀測的宇宙大小,應該會與之吻合。這是一個非常活躍的研究領域,科學家同時尋求更好的資料(例如,普郎克衛星)和更好的宇宙膨脹初始條件。雖然許多不同的過程都可產生黑體輻射的一般形式,但沒有比大爆炸模型更能解釋漲落。因此,大多數宇宙學家認為,宇宙大爆炸模型最能解釋宇宙微波背景。

在整個可視宇宙中有高度的一致性,黯淡卻已測得的各向異性非常廣泛的支援大爆炸模型,尤其是Λcdm模型。此外,威爾金森微波各向異性探測器及宇宙泛星係偏振背景成像實驗觀測相距大於再複合時期之宇宙視界角尺度上漲落間的相關性。此相關可能為非因果的微調,或因宇宙暴脹產生。

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