全天區(qū)-宇宙微波背景輻射

1964年，在貝爾實驗室，兩名年輕的科學家 Arno Penzias 和 Robert Wilson 著力于進行精確的射電天文觀測。他們自己建造望遠鏡，將噪聲控制到盡可能小。

Penzias 和 Wilson發(fā)現全天區(qū)各個方向都有等效溫度約為 3.5 開爾文的信號，他們不知道這信號是什么。當時普林斯頓大學 Robert Dicke 教授也在造望遠鏡試圖尋找這個信號，不過還是晚了一步。Penzias 和 Wilson 被授予 1978 年的諾貝爾物理學獎。

此后，人們先后發(fā)射 COBE (Cosmic Background Explorer) 和 Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) 太空望遠鏡去測量各個方向上的宇宙微波背景輻射。

那么，宇宙微波背景輻射 (cosmic microwave background (CMB)) 與暗物質有何聯系呢？

大多數從宇宙微波背景輻射獲得的宇宙學信息，來自于 CMB 的功率譜 —— 一張反映 CMB 溫度譜的波動隨方向變化的圖。

上方的圖顯示了截至2003年的功率譜測量值 —— 大角度特征位于圖的左側，而較小天空的特征位于圖的右側。

該功率譜的形狀由早期宇宙中熱氣體的振蕩決定，而這些振蕩的共振頻率和振幅由宇宙的組成所決定。由于我們非常了解熱氣體的物理性質，因此可以通過研究這些峰的位置和相對大小來計算振蕩氣體的特性。

例如，第一個峰的位置告訴我們有關宇宙的曲率（以及其中有多少總物質），而第一個峰和第二個峰之間的高度比告訴我們有多少普通物質，也就知道普通物質和暗物質所占的比例。

有許多變量會影響功率譜的細節(jié)，詳細的計算機模擬（圖中的紅色曲線）被用于將其全部梳理清楚。