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2013 年 2 月 19 日
 

太陽系的前世今生 (50):大霹靂的迴響 ─ 餘暉 (afterglow)

提供者 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 : 前幾天我們介紹了大霹靂後的最初期宇宙是炙熱的,光子 (photons) 、 電子 (electrons) 和 質子 (protons) 密集呈電漿態 (hot dense plasma), 電漿和光子的交互作用造成的宇宙輻射,這些電漿有效地穿透光子的電磁輻射,每個光子在極短的距離就會遇到帶電粒子, 使得宇宙變得不透明。當宇宙逐漸膨脹時,也開始變冷,約在大霹靂之後的 3 分鐘開始持續到 20 分鐘之間進行 太初核融合 (Big Bang nucleosynthesis) 核過程時, 宇宙普遍充斥著融合單一個質子 1H 成為氫同位素 (isotope) 氘與氚 (2H3H)、 氦的同位素 (3He 4He) 、鋰同位素(6Li7Li)、鈹同位素(7Be8Be)等原子序最低原子量原子, 開啟了往後較大原子序原子的核融合 (nuclear fusion) 步驟。不久之後,在宇宙中的光子與物質退藕 (photons decoupled from matter),因此 復合 (Recombination) 有時也被稱為 光子退藕 (photon decoupling),光子在宇宙中不與物質交互作用的自由路徑 (mean free path) 變長後,就構成我們今日所觀測到的宇宙微波背景輻射 (cosmic microwave background radiation),整個宇宙變透明了。但在這時只有中性氫自旋21 公分 波長的 無線電波 譜線輻射,使得觀測上仿如黑暗狀況的 黑暗時期 (Dark ages) 。上述的推測有否觀測上的證據?

            1965 年美國無線電天文學家羅伯特•威爾遜 (Robert Woodrow Wilson,1936.1.10. ─ ) 與阿諾•彭齊亞斯 (Arno Allan Penzias,1933.4.26. ─ ) 無意中發現了絕對溫度約 2.7  K  (約攝氏零下 270 度) 的 宇宙背景微波輻射 (cosmic microwave background radiation)。 右上圖照是他們站在無線電天線前的留影。同樣地,其他科學家也發現到左上圖右邊白色區塊所示的 餘暉 (afterglow) 現象, 因而宇宙起源於 大霹靂 學說得以更廣地被接受。

明日主題 : 太陽系的前世今生 (51):漣漪狀的絲狀結構
天文史上的今天 : 2002 年 2 月 19 日,美國航空暨太空總署 (NASA) 火星奧地賽號 (Mars Odyssey) 太空船開始以熱輻射儀繪製火星地圖。  
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         諮詢服務 : 陳輝樺 或 (NMNS 國立自然科學博物館)
                        蘇明俊 (樹德科技大學  休閒事業管理系)

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