图片来源:地方宇宙的宇宙学/宇宙流动项目 -库尔图瓦,海琳M.等人。中国宇航科学院学报146(2013)69arxiv:1306.0091[天文地球物理]。
但在我们完全理解宇宙影响我们的一切之前,包括:
1宇宙诞生的一整套初始条件,
2每个单独的物质是如何随着时间的推移而移动和演化的,
3银河系和所有相关的星系、星系群和星系团是如何形成的,以及
4它是如何在宇宙历史上的每一个点上一直到现在发生的,
我们将无法真正理解我们的宇宙运动。至少,没有这些就不行。
图片来源:NASA/WMAP科学团队。
你看,我们在太空中看到的每一个地方,都是这样:大爆炸留下的2.725K辐射背景。在不同的区域都有微小的缺陷,大约只有100微开尔文左右,但是我们所看到的每一个地方(除了我们看不见的银河系的污染面),我们都观察到同样的温度:2.725 K。
这是因为宇宙大爆炸发生在138亿年前的太空中,宇宙一直在膨胀和冷却。
图片来源:NASA、ESA和A.Feild(STScI)
这意味着,在我们观察太空的各个方向上,我们应该看到同样的“剩余辐射”,中性原子第一次出现就是在那里形成的。在此之前,也就是大爆炸大约38万年后,天气太热因此无法形成它们,因为光子碰撞会立即将它们炸开并且电离它们的组成部分。但随着宇宙的膨胀和光线的红移(以及能量的损失),它最后变得足够冷,最终形成了这些原子。
图片来源:阿曼达·约霍,在宇宙微波背景辐射被发射之前的电离等离子体(L),然后过渡到对光子透明的中性宇宙(R)。
当它发生的时候,这些光子不受阻碍地沿着直线传播,直到它们最终撞上什么东西。如今, 它们中有太多只剩下了每立方厘米 只有400多一点,我们可以很容易地测量到它:即使是你电视机上带天线的旧“兔耳”也能接收到宇宙微波背景。在第三频道的“雪”中,大约有1%是宇宙大爆炸遗留下来的光芒。除了那些微开尔文的缺陷外,它在各个方向上都应该是均匀的。
但问题是,我们实际上并没有在任何地方看到完全一致的2.725 K背景。从天空的一个区域到另一个区域有微小的差异,实际上是非常非常平滑的。一个“面”看起来更热,而另一个“面”看起来更冷。