[“普朗克”告诉你宇宙的起源和演变]普朗克
[“普朗克”告诉你宇宙的起源和演变]普朗克
为了给国际天文年增添喜气,欧洲空间局不久将从法属圭亚那库鲁发射场发射欧洲空间局的“普朗克”和“赫歇尔”两颗天文卫星。其中,“普朗克”卫星将在最高分辨率上观测远红外光谱,考察137亿年前宇宙大爆炸后瞬间充满宇宙的辐射残余――宇宙微波背景辐射,回答人类最关心的问题:宇宙是如何起源和演变的。“普朗克”的使命――发掘“创世遗迹”
在“普朗克”卫星之前,人类发射过考察宇宙微波背景的航天器。“宇宙背景探测器”于1989年11月18日发射,它确定了宇宙微波背景呈现的各向异性,该卫星拍到的全天域宇宙微波背景辐射图是一张宇宙只有38万岁时的“婴儿照片”,忠实再现了那时候太空最为古老的辐射现象,把人类与宇宙的早期直接联系了起来。不过遗憾的是,“宇宙背景探测器”缺乏足够的分辨率去回答一些重要问题,无法提供给宇宙学家一些失落的细节。2021年6月30日发射的“威尔金森微波各向异性探测器”对宇宙微波背景进行了更详细的测量,但其分辨率仍然不够高,没有解答人们心头所有的疑问,需要科学家对宇宙微波背景辐射做进一步精细测量和精确研究。
根据现代宇宙学中最有影响的“大爆炸”学说,我们的宇宙是大约137亿年前由一个非常小的点爆炸产生的,目前宇宙仍在膨胀,这一学说已得到大量天文观测的证实,然而它并没有解决宇宙的形状、结构和未来等问题。2021年5月,美国《物理评论通讯》发表了蒙大拿州立大学天体物理学家尼尔・科尼什教授的一项新的研究工作,就是利用宇宙微波背景辐射的数据寻找能表明宇宙像球状镜室的证据。他认为,宇宙中同一个物体的多个国像可以在与时空中不同的地方呈现出来。镜室效应可能意味着宇宙本来是有限的,但却产生宇宙是无限的感觉。科尼什说:“没有迹象表明宇宙是有限的,但是也没有证明
它是无限的。”
看来,要想揭开宇宙的起源和演变之谜,就必须深入研究分析隐藏在它早期发出的微波辐射中的线索,科学家们急切盼望着能获得更清晰的天体背景辐射图像,以便证实“暴涨宇宙”学说有关背景辐射中光子偏振的预言,更好地分析判断早期宇宙的属性,诸如质子和电子的密度,以及物质和辐射之间的能量分配问题,消除有关对宇宙演化理论的分歧。这一切部有待于新一代宇宙微波背景辐射探测卫星“普朗克”的发射升空。“普朗克”的独特之处
“普朗克”卫星计划最早起源于欧洲空间局在1994年提议的两个研究项目,原来分别叫“宇宙背景辐射各向异性卫星”和“背景各向异性测量卫星”。由于它们的目标相似,在1996年被合并为一个探测任务,并以德国著名科学家普朗克的名字命名。
“普朗克”卫星的主体结构呈圆柱形,高4.2米,最大直径4.2米,发射质量约1.9吨,包括服务舱和有效载荷舱。服务舱装有电源、姿态控制、数据处理和通信等系统,以及对温度要求不高的科学仪器;有效载荷舱包括望远镜、光学操作台、一部分需要冷却的仪器及冷却系统。
探测宇宙温度
“普朗克”卫星将搜寻整个太空,研究宇宙物质,以前所未有的精度测量宇宙微波背景辐射温度的细微变化,因为温度的差异揭示了早期宇宙不同地区密度的差异,高密度区域最终会形成我们今天所看到的星系或星系群等宇宙大尺度结构,帮助天文学家发展和验证现有的宇宙学理论。为了完成这一任务,“