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CERNET第24届学术年会
选择字体:    王艳红    发布时间:2002-03-18

英科学家新观测表明宇宙在大尺度上均匀

  新华网伦敦3月17日电(记者王艳红)望着夏夜天空中繁星灿烂的银河,很容易让人觉得宇宙间物质的分布是不均匀的。然而根据大爆炸理论,在大尺度上宇宙应当是均匀的,微波背景辐射就是一个很好的例证。英国科学家的一项最新研究成果进一步证实了上述说法的正确性。

  科学界普遍认为,我们的宇宙产生于大约150亿年前的一次大爆炸,在那之后,宇宙就不断地膨胀至今。大爆炸之初,宇宙的温度高得惊人。随着膨胀的进行,宇宙的温度不断降低,到现在平均只有绝对温度2.7度(相当于零下270.46摄氏度)左右。20世纪60年人们就观测到了所谓的“微波背景辐射”——宇宙间到处充满了这种相当于2.7度黑体发出的微波,这是大爆炸的证据之一。

  更进一步,人们还发现了在全天范围内宇宙的温度惊人的一致。大爆炸理论认为,这表明了大爆炸之初的高速膨胀就像吹气球一样“抹平”了宇宙间物质分布的不均匀性。尽管我们用肉眼看到的天体并非均匀分布在整个天空,但是在宇宙学的尺度上,物质确实是均匀分布的。无论在哪个方向上测量微波背景辐射,人们都能大致得到绝对温标2.7度这个数字。

  这种各向同性的微波背景辐射还是有微小的差异。在地球运动的前后方向上大约有千分之一的不均匀。科学家把这种现象归结于波的多普勒效应——如果迎着波传播的方向运动,观测者会发现波的频率升高,反之就会降低。这是一种观测效应,科学家认为这并不是真实的差异。如果去掉地球运动产生的多普勒效应,微波背景辐射的各向异性只有十万分之一,最终的这种微小差异造成了小范围内物质的聚集,星系因此而形成。

  然而也有理论认为,在地球运动方向上微波背景辐射的不均匀并非是地球运动带来的结果,宇宙可能真的不像人们想象得那么均匀,所谓的“各向同性”可能只不过是我们太阳系的观测结果。如果这种解释是正确的,那么大爆炸理论就要作重大的修正,因为当前的标准模型无法解释这种不均匀。

  在14日出版的英国《自然》杂志上,英国牛津大学的两位科学家报告了他们对于微波背景辐射各向异性的研究成果。他们使用了美国国家天文台位于新墨西哥州的甚大阵列射电望远镜(VLA)观测了发出强大射电波的遥远星系。

  他们的观测表明,当剔除掉附近星系的干扰之后,射电星系发出的射电波在地球运动的那个方向上确实表现出来了各向异性,这种各向异性与人们观测到的整个宇宙的在地球运动方向上的微波背景辐射各向异性相同。鉴于射电星系非常遥远,这表明,人们在地球运动方向上观测到的宇宙微波背景辐射的差异应当是由地球运动的多普勒效应带来的,宇宙在大尺度上的确是均匀的。

  专家认为,尽管这一发现并不让人意外,但是它令大爆炸的标准模型更令人信服。(完)

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