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观测宇宙学的一些新进展 北京师范大学课程
观测宇宙学的一些新进展 北京师范大学天文系 何香涛 陈阳 大爆炸宇宙的提出和标准化 1927年,勒梅特,“原始光子” 1948年,伽莫夫(Gamov)、阿尔芬(Alpher)、 贝色(Bethe),?-?-?理论 1957年,B2FH(G.Burbidge,F.Burbidge, Fowler and Hoyle) 1965年,宇宙微波背景发现 标准化进程:爱因斯坦,弗里德曼,罗伯逊, 沃克,勒梅特,伽莫夫 热大爆炸宇宙模型 -标准宇宙模型 宇宙中的物质分布是均匀和各项同性的 目前的宇宙处于膨胀状态 宇宙起源于一次热大爆炸 宇宙时空用R-W度规来描述 从热大爆炸?宇宙诞生 光子?粒子对 TKB=2mc2 T?2mc2/KB 3分钟造就一个宇宙 最初三分钟 T=1013 核子:质子,反质子,中子,反中子 t=1.5?10-6秒 T=1012 强子: ?介子 t=1.2?10-4秒 T=1011 光子和粒子热动平衡 t=0.01秒 T=1010 中微子逃逸 t=1.1秒 T=109 正负电子湮灭,电子、质子、氘和氦 t=3分45秒 宇宙的极早期 10-6秒,物质和辐射不可分, 引力可能量子化 一片夸克海洋 人的认识极限-量子化 ⊿E⊿t ≈ ? ?=h/2?,h=6.625?10-27erg · s 产生粒子对 ⊿E=2mc2 的时间 ⊿t =tc=?/2mc2 ---康普顿时间 光穿过一个m基本粒子的时间 ts=2Gm/c3 ---史瓦西时间 极限物理量 支持热大爆炸的主要观测事实 目前的宇宙在膨胀着 存在着各向同性的黑体谱宇宙背景辐射 氦和氘的宇宙丰度(约占1/4)必须借助早期的宇宙核合成 宇宙的年龄不超过200亿年 观测能力极大提高-多波段天文学 γ-ray X-ray 光学 红外 射电 X-ray 巡天 Uhuru(自由号) 1970 HERO-1 高能天文台 1977 HERO-2 爱因斯坦天文台 1978 HERO-3 1979 白鸟 (Hakucho) 1979 天马 (Tenma - Astro-B) 1983 EXOSAT 1983 银河 (Ginga - Astro-C) 1987 ROSAT 1990 ASCA (Astro-D) 1993-2001 BeppoSAX 1996-2002 RXTE 1995- (ROSS X-ray Timing Explorer) Chandra (AXAF) 1999 (NASA) XMM-Newton 1999 Mission Chandra Lifetime : 23 July 1999 - (nominal 5 year mission) Energy Range : 0.1-10 keV Special Features : 64 Hours highly-eccentric Earth orbit.Spatial resolution 1 arcsec Science Hightlight: X-ray imaging the sources associated with Gamma-ray bursts and determining their positions with an unprecedented precision. Monitoring the X-ray afterglow of Gamma-ray
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