宇宙学与天体物理学

宇宙微波背景辐射（CMB）

CMB是宇宙大爆炸后约38万年、宇宙变透明时释放的遗迹辐射。其温度图中的微小起伏是宇宙结构的种子。

Nearly blackbody spectrum T₀≈2.725 K; anisotropy maps show ΔT/T≈10⁻⁵.

定义: 温度各向异性 ΔT

地图颜色表示相对于平均温度的微小差异，已扣除我们运动造成的偶极项和前景辐射。这不是发光物质的照片。

调整参数以观察物理关系。图示为示意图，并非天文尺度。

模型与观测

地图颜色表示相对于平均温度的微小差异，已扣除我们运动造成的偶极项和前景辐射。这不是发光物质的照片。

例题: 快速估算

根据上面的关系预测改变一个参数后的趋势，再用模拟检验。

解答

固定其他量并使用公式。模拟用于展示趋势，不能替代真实数据或不确定度分析。

原初等离子体冷却后，电子与质子结合形成中性氢，光子开始自由传播。我们观测到的是红移约为 $z\sim1100$ 的末次散射面，不能用光看穿此前不透明的时代。宇宙膨胀使光子波长按尺度因子 $a$ 拉长，最初的普朗克谱由数千开尔文冷却到今天约 $2.725\,\mathrm K$ 。其近乎完美的热谱是热大爆炸历史的重要检验。

微小各向异性并非单纯噪声：角功率谱 $C_\ell$ 中的声学峰记录了末次散射前光子—重子振荡及声学视界。第一峰位置约束几何，峰高比则对重子和暗物质密度敏感。解释数据时须分离银河尘埃、射电源和运动学偶极；偏振还提供再电离历史的信息。因此，CMB图既约束多个参数，也不能被视为对单一宇宙成分的独立测量。彭齐亚斯和威尔逊于1965年发现了微波背景信号，这是具有里程碑意义的观测确认。

快速检测

模拟或公式最适合用来做什么？

对天文现象得出结论时应考虑什么？

参考文献

Bradley W. Carroll and Dale A. Ostlie (2017). An Introduction to Modern Astrophysics