宇宙一端热一端冷?南加州大学科学家找到新验证方法在宇宙微波背景中

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在宇宙微波背景中，宇宙的两端一端热一端冷，这一特征几十年来一直困扰着宇宙学家

长期以来，科学家们在宇宙微波背景(CMB)中观测到了一个明显的温度变化现象，从地球位置上观察，在宇宙微波背景图上，宇宙的一端比另一端显得更热，但科学家们一直无法确定，这是真实的存在，还是多普勒效应产生的结果。

南加州USC Dornsife文理学院的研究人员Siavash Yasini和ElenaPierpaoli似乎找到了验证这一难题的方法。

多普勒效应是波源和观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同造成的现象。比如，从远方急驶过来的火车，其鸣笛声会变得尖细(即频率变高，波长变短)，而离我们而去的火车鸣笛声将变得低沉(即频率变低，波长变长)。类似的，从地球上，宇宙微波背景上观察，诸如电磁辐射光波，X射线，微波等，其能量也将发生了变化，朝向观察者的那些微波，其能量更高或更热，而对于远离观察者的微波来说，情况正好相反，从观察者的角度上看，会比另外一端更冷。

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宇宙微波背景是观测宇宙的基础

宇宙微波背景是宇宙学中“大爆炸”遗留下来的热辐射，它是一种充满整个宇宙的电磁辐射。其特征和绝对温标2.725K的黑体辐射相同，它的频率属于微波范围。宇宙微波背景是宇宙背景辐射之一，是观测宇宙学的基础，因为这种宇宙中最古老的光，可追溯至再复合时期。用一般传统的光学望远镜观察，恒星和星系之间的空间背景是一片漆黑的。然而，利用灵敏的辐射望远镜，科学家可发现微弱的背景辉光，这种光在各个方向上几乎一模一样，它与任何恒星，星系或其他天体都毫无关系。这种光的电磁波谱在微波区域最强。

宇宙微波背景是来自大爆炸的剩余能量，因此，科学家们认为，它是均匀分散的。但是，按照这一理论基础推断，宇宙微波背景中温度两极的出现，必须是多普勒效应的结果，这是太阳系在太空里面运动产生的结果。

然而，这可能根本就是一个错误推断。

Yasini说:"如果宇宙微波背景中存在一个固有偶极子，即,如果宇宙的一边实际上比另一边更热，那么我们太阳系相对于宇宙微波背景的速度将是不正确的，这将影响科学家如何测量远处物体，比如星系的速度，以及有关大爆炸后会发生什么事情的研究。"

两位科学家经过计算，发现了一个有趣的细节:如果偶极子是真实存在的话，那么宇宙微波背景在太空中的平均频谱将会不同，而不仅仅是多普勒效应引发的结果。换句话说，如果宇宙微波背景上，宇宙的一端真的比另一端更热，那么整个宇宙测量出的平均温度，将会与建立在宇宙微波背景均匀分布的理论上测量到的温度样稍微不同。

因此，研究宇宙微波背景当中偶极子的性质成为解决这一难题的数学基础研究关键点。

如果偶极子是真实的，而不仅仅是多普勒效应的结果，那么天体物理学家和天文学家将不得不重新校准他们的所有测量结果，以获得对可观测宇宙更准确的视图。

同样重要的是，研究宇宙大爆炸的宇宙学家将有新的探索方向，以了解宇宙微波背景为何分散不均，以及宇宙如何变成现在的样子。