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[交流]
【交流】新牛顿宇宙 第三章 微波背景辐射 3.3 SZ效应
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3.3 SZ效应 SZ效应是Sunyaev-Zel’dovich效应的缩写。其本质是光子在有高温自由电子存在的空间中传播时会产生逆康普顿散射。即高温的自由电子会把自己的能量传递给光子。因此Sunyaev和Zel’dovich指出，微波背景辐射光子在通过星系团时，由于在星系团中的星系际空间中存在有大量高温自由电子，这些高温自由电子在和通过其中传播的微波背景辐射光子要产生逆康普顿散射相互作用，高温自由电子会把一部分能量传给微波背景辐射光子，其结果是使微波背景辐射的黑体辐射谱发生变化，即在微波背景辐射的黑体谱的低频端的光子数目减少，而黑体辐射谱的高频端的光子数目增加。 美国阿拉巴马大学（UAH）以Lieu博士为首的科学家们（其中包括有我国清华大学物理系协议年薪特聘教授张双南教授）2006年9月1日在《Astrophysical Journal》上发表了他们对NASA的威尔金森微波各向异性探针（WMAP）探测到的31个星系团宇宙微波辐射数据进行深入分析的结果。分析的结果显示，大约只有四分之一被预言应当存在SZ效应的星系团区域确实存在SZ效应，而其它大约四分之三被预言应当存在SZ效应的星系团区域却不存在SZ效应，这和在整个天际随机观测到SZ效应的几率大致相当。Lieu博士他们认为，这个结果表明，我们所观测到的微波背景辐射可能不是来自这些星系团的后方。因此，对‘微波背景辐射是宇宙大爆炸遗留的余烬’的理论提出质疑，认为微波背景辐射不能作为宇宙大爆炸理论的依据。 Lieu博士他们的质疑是有道理的。因为星系团应当对微波背景辐射应当存在SZ效应的理论在物理上是正确的，而且也为某些观测所证实。但是Lieu博士又认为，根据他们对已知的辐射源和星系团周围光环的研究，他们并不认为星系团本身就是微波辐射源。我认为Lieu博士他们后面这个看法有问题。 我认为我们所观测到的微波背景辐射只有一部分是来自这些星系团的后方，另外一部分是来自这些星系团本身和星系团的前方。它是宇宙空间中辐射和物质相互作用平衡的结果。只有这样才能解释为什么Lieu博士他们所分析的31个星系团中‘大约只有四分之一被预言应当存在SZ效应的星系团确实存在SZ效应，而其它大约四分之三被预言应当存在SZ效应的星系团却不存在SZ效应，这和在整个天际随机观测到SZ效应的几率大致相当’。他们‘并不认为星系团本身就是微波辐射源’这个说法是有问题的。以银河系为例，由于我们地球位于银河系中，我们在观测微波背景辐射时，我们实际上观测到了银河系本身的微波辐射，而且这个银河系本身的微波辐射要大于所谓宇宙微波背景辐射。 附件中这张图中分别给出了1965年美国贝尔实验室的工程师阿诺•彭齐亚斯(Penzias)和罗伯特•威尔逊(Wilson)发表的观测到微波背景辐射所用的喇叭形状的天线和强度分布图（最上方），1992年COBE观测微波背景辐射所用卫星和强度分布图（中间），2003年WMAP观测微波背景辐射所用卫星和强度分布图（最下方）。 从这些图中我们都可以看到，在银道面上我们所观测到的微波背景辐射大于所谓宇宙微波背景辐射。这些微波背景辐射中有很大一部分是来自银河系中恒星际空间高温电离气体发出的或散射的微波辐射。实际上，COBE和WMAP在发表它们对宇宙微波背景辐射观测结果时都要对银道面这些微波辐射进行改正。由此我们不难理解在宇宙中其它的星系和星系团中也应当有同样的微波辐射存在，对这些星系和星系团中的微波辐射贡献我们是无法对它们一一进行彻底的改正。因此，我们所观测到的所谓宇宙微波背景辐射应当包含有来自这些星系和星系团对宙微波背景辐射的贡献部分。这样，我们所观测到的宇宙微波背景辐射就不可能是完全来自星系团的后方，有相当一部分应当是来自宇宙空间的其它地方以及星系和星系团本身，是宇宙空间中的辐射和星系以及星系团中物质相互作用平衡的结果。 附件  参考文献 45 Lieu, Richard; Mittaz, Jonathan P. D.; Zhang, Shuang-Nan， The Sunyaev-Zel'dovich Effect in a Sample of 31 Clusters: A Comparison between the X-Ray Predicted and WMAP Observed Cosmic Microwave Background Temperature Decrement 2006 Apj 648 176L [ Last edited by twxz on 2010-4-19 at 21:39 ] |
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