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宇宙的透明时代：再结合时期的奥秘是什么？
在观测宇宙中，宇宙微波背景辐射（CMB）是普遍可见的微波辐射，这种辐射填满了整个可观测的太空。普通光学望远镜所观测到的星系与星星之间的背景空间几乎完全黑暗，但如果使用足够灵敏的无线电望远镜，我们能检测到一种与任何星星、星系或其他物体无关的微弱背景光。这种微弱的光在电磁谱中的微波区域最为强烈。
1965年，美国的无线电天文学家阿诺·彭齐亚斯与罗伯特·威尔森的意外发现，意义重大，象征着1940年代科学家们工作成果的终结。宇宙微波背景辐射的出现，成为大爆炸理论的里程碑证据。在大爆炸的宇宙模型中，早期的宇宙充满了不透明的、密集的、炎热的次原子粒子等离子体。随着宇宙的扩张，这些 plasmas冷却，质子和电子合并形成了大多数为氢的中性原子。这些原子无法通过汤姆森散射散射热辐射，使得宇宙变得透明。
再结合纪元的这一去耦事件，释放了光子来自由地穿越空间。然而，随着宇宙的扩展，这些光子的能量因宇宙膨胀所引起的红移而降低。
被称为「最后散射的表面」，指的是在正确的距离范围内，光子可被接收，这些光子最初是于去耦之时发射的。尽管宇宙微波背景辐射大致是均匀的，它却并不完全光滑，显示出微弱的各向异性。地面和太空实验如COBE、WMAP和普朗克，已被用来测量这些温度不均匀性。
各向异性的结构由在去耦点的物质与光子之间的各种相互作用所决定，形成了一种特征性的凹凸模式，随着角度尺度而变化。
CMB的各向异性的分布具有网格频率成分，这些成分可以用功率谱来表示，显示出一系列的峰值和谷值。这个频谱的峰值承载着关于早期宇宙物理特性的关键信息：第一个峰值决定了宇宙的整体曲率，而第二和第三个峰值详细说明了正常物质和所谓的暗物质的密度。
对于从CMB数据中提取细节可能是具有挑战性的，因为辐射经历了前景特征（例如星系团）所造成的改变。
宇宙微波背景的特征
宇宙微波背景辐射作为来自所有方向的黑体热能的均匀发射，其强度以开尔文（K）表示。 CMB的热黑体光谱在温度为2.72548±0.00057 K时最为明确。强度的变化被表达为温度的变化，而黑体温度可以唯一描述所有波长的辐射强度，任何波长下的测量亮度温度都可以转换为黑体温度。
CMB的辐射在天空中是非常均匀的，与星星或星系中的星块相比几乎没有结构。其辐射在各方向上的各向同性大约为1/25,000。
尽管CMB的各向异性程度极小，但许多方面都能进行高精度测量，这些测量对于宇宙学理论至关重要。除了温度各向异性外，CMB应该具有偏振的角度变化。天空中每个方向的偏振方向用E模式和B模式偏振来描述。 E模式信号的强度比温度各向异性小10倍，它作为温度数据的补充，相互之间是相关的。
B模式信号更弱，但可能包含额外的宇宙数据，各向异性的起源也与偏振的物理性相关。
CMB同样预计会在频谱中显示出微小的偏离黑体法则的光谱失真。这也是当前活跃的研究重点之一，研究人员希望在未来几十年内首次测量到它们，因为它们埋藏着有关原始宇宙和晚期结构形成的丰富信息。
根据Chuck in Hubble's V4 Given 400 to 1的尺寸比，CMB所含的光子是宇宙中大多数的光子，其数量密度是宇宙中物质密度的十亿倍。这意味着，如果没有宇宙的扩展来使CMB冷却，夜空将像太阳一样明亮。
从历史的角度看
宇宙微波背景的存在被早期的学者预测和探索。 1931年，乔治·勒梅特就曾推测早期宇宙的剩余物可以以辐射的形式观察到；而到了1948年，拉尔夫·阿尔费尔和罗伯特·赫尔曼进一步预测了宇宙微波背景的存在，并估算其温度约为5开尔文，虽然略有偏差，但理论基础已然形成。
宇宙微波背景的首次肯定检测发生在1964年，来自普林斯顿大学的科学家开始为测量宇宙微波背景而建造仪器，随后在1964年，阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔森在贝尔实验室意外发现了微波背景的存在。
在1965年，这一发现不仅显示了微波背景的存在，也成为了宇宙学领域的重大突破，证实了大爆炸模型。
随着技术的发展，诸如COBE、WMAP和普朗克等探测器不断深入研究宇宙微波背景，为我们理解宇宙的形成与演化提供了坚实的证据和理论指导。
当今，关于宇宙微波背景的研究依然在继续，科学家们对于这些早期宇宙的资讯探索热情不减，那么，您认为宇宙微波背景究竟隐藏着哪些尚未解开的奥秘呢？
