[科普中国]-微波各向异性探测器

简介

为了排除地球大气对探测宇宙背景辐射的影响，1989年NASA向太空发射了历时15年时间才研制成功的宇宙背景探测器(COBE)，找到了宇宙大爆炸留下的微弱余音1。

背景介绍令人惊奇的是，1992年宇宙背景探测卫星(COBE)发现，这种背景辐射虽然是均匀分布的，但是在天空中上万个点中却有一部分的温度不一样。有的地方是2.7281K，有的地方确是2.7280K。这些细小的热变化（或叫做各向异性）说明从一开始宇宙就有热点和冷点。他们应和宇宙的物质密度的涨落相适应，经过几十亿年，演变成了今天我们看到的巨大的空间和旋转的星系组成的宇宙。

这些微小的热变化信息就可以获取宇宙物质分布的信息。但是COBE的分辨率太低，只能找到大的热变化，因此，1996年NASA通过了研制分辨率更高、离地球更远、受地球影响更小的微波各向异性探测器(MAP)来探索这种微小的热变化的方案，希望用它揭示出宇宙的物质多少、有限无限乃至演化方式等密秘1。

功能MAP能探索宇宙大爆炸时的声音MAP能揭示宇宙是有限还是无限实际上，过去几十年来天文学家已经用光学望远镜找到了许多重复的星系。但是，由于我们实际上不知道银河系是什么样的，更不用说它年轻时的模样，所以无法判断哪些星系是银河系哪个时期的影像。于是，MAP小组的天文物理学家们想用MAP来收集宇宙微波背景中重复的温度图像。假如有两个等温圈显示出相同的微波温度图形，它们肯定不是单个的不同天体的微波等温圈，而只不过是另一个天体微波等温圈的影像。这些影像是围绕有限宇宙的微波折射造成的。

不过，宇宙即便不是无限的，也太大了，MAP只能看见它的一小部分，无法实现搜寻相同等温圈的工作。如果有银河系的影像存在的话，它们也应该位于我们所观察过的地方之外。当然也没有一种方法可以得出结论，证明宇宙无限。但是MAP小组的天文物理学家们并没有放弃自己的努力，他们认为到2001年底将有足够的信息来证明他们的观点。假如这一搜寻成功的话，全世界媒体都将用特大标题庆祝他们的胜利。

MAP比前辈COBE优越10年前当COBE的成就还是报纸上的头条新闻时，MAP小组的天文物理学家们就开始计划发射一个灵敏度更大的飞船来继续完成宇宙背景探测。为使MAP能回答宇宙学家们所想到的深奥问题，他们对MAP的设计做了大量的改变，使它的分辨率比COBE高了35倍。

和coBE相比MAP有三个优点：其一，它飞离地球百万英里以上，大大减小了地球微波噪声对测量仪器的干扰；其二，MAP有一对机载天文望远镜，微波信号一到，第一个检测器就放大它们，而COBE没有；最后，MAP有更先进的电子放大器处理微波信号。此外，COBE把天空分成6000个像400个月球一样大的块进行搜索，而MAP将观察的是三百多万块小天空，每一块只有月球的四分之一大。假如COBE能看见上帝,MAP就会看见这位圣人的指纹。

MAP在围绕地球运行时，运行的旅程也比COBE长得多。MAP在地球和月球之间运行几圈后，会得到它们的重力场的推力，使MAP在2001年到达一个特选的宇宙“停车场”。这个地方是太阳—地球系统的第二个拉格朗日点即LZ点。此处离地球比月球离地球远四倍。在此处地球和太阳的重力场推力组合成一种力量，使MAP保持在和地球一致的围绕太阳运行的轨道上。在第二个拉格朗日点上MAP的轨道将使其尽可能地远离太阳和地球，不让它们的热辐射干扰它的观察，这是它比COBE最优越的地方。它有直径巧英尺的防日罩，可以像一个巨大的锅盖一样展开，挡住阳光。这样，MAP将能捕获到运行了130亿年的微波光子，也就是几乎是从有时间以来就在运行的光子2。

图集