威爾金森微波各向異性偵測器

威爾金森微波各向異性偵測器

威爾金森微波各向異性探測器(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,簡稱WMAP)是美國宇航局2001年發射的用於探測宇宙中大爆炸後殘留的輻射熱的空間探測器。

基本信息

簡介

WMAP在太空中,電腦繪圖WMAP在太空中,電腦繪圖

威爾金森微波各向異性探測器(WilkinsonMicrowaveAnisotropyProbe,簡稱WMAP)是美國宇航局人造衛星,目的是探測宇宙中大爆炸後殘留的輻射熱,2001年6月30日,WMAP搭載德爾塔II型火箭在佛羅里達州卡納維拉爾角甘迺迪航天中心發射升空。

WMAP的目標是找出宇宙微波背景輻射的溫度之間的微小差異,以幫助測試有關宇宙產生的各種理論。它是COBE的繼承者,是中級探索者衛星系列之一。

WMAP以宇宙背景輻射的先驅研究者大衛·威爾金森命名。

WMAP在圍繞日-地系統的L2點運行,離地球1.5×106公里。

工作原理

威爾金森微波各向異性偵測器威爾金森微波各向異性偵測器

重840kg的WMAP於2001年6月30日升空,經過三階段繞地-月系統的飛行後,被彈射到日-地系統的第二拉格朗日點L2,該點在月球軌道之外,距地球約150萬千米,其周圍區域是引力的鞍點,在這裡衛星可以近似保持距地球的距離,需要很少的維護工作,WMAP的維護工作約一年四次。在與地-月系統繞太陽轉動的同時,WMAP在L2軌道上還做著0.464轉/分鐘的自轉和1轉/小時的進動。為了降低系統誤差,WMAP精確測量的是天空上分隔180度至0.25度的任意兩個方向的溫度差。為了獲得全天的信息,WMAP採用了複雜的全天掃描方式,做一次完整地全天掃描要六個月的時間。第一次公布的數據(2003年)包含了兩組全天掃描的結果。

儀器

K-band23GHz:52.8MOAbeam

Ka-band33GHz:39.6MOAbeam

Q-band41GHz:30.6MOAbeam

V-band61GHz:21MOAbeam

W-band94GHz:13.2MOAbeam

套用

WMAP測到的全天的各向異性數據,要傳送回地球,經過複雜的數據校準和數據處理後,就像地圖一樣。WMAP共給出五個波段的全天圖:W-band(~94GHz),V-band(~61GHz),Q-band(~41GHz),Ka-band(~33GHz)和K-band(~23GHz)。

發現

威爾金森微波各向異性探測器的宇宙背景輻射圖。威爾金森微波各向異性探測器的宇宙背景輻射圖。

威爾金森微波各向異性探測器在宇宙學參量的測量上提供許多比早先的儀器更高準確性的值。根據當前的宇宙模型,顯示:

宇宙的年齡是137億±2億歲。

宇宙的組成為:4%一般的重子物質,22%為種類未知的暗物質,不輻射也不吸收光線。74%為神秘的暗能量,造成宇宙膨脹的加速。

宇宙論以三年的資料,雖然在大角度的測量上仍然有無法解釋的四極矩異常現象,對宇宙膨脹的說明已經有更好的改進。

哈勃常數為70(公里/秒)/百萬秒差距+2.4/-3.2

數據顯示宇宙是平坦的。

宇宙微波背景輻射偏極化的結果,提供宇宙膨脹在理論上傾向簡單化的實驗論證。

其他儀器測量

早期在威爾金森微波各向異性探測器之前,有幾項對宇宙微波背景圖的改善:

COBE–測量出非常大尺度的漣漪

宇宙各向異性望遠鏡–在天空中的小區域內測量出非常小尺度的漣漪。

毫米波段氣球觀天計畫(Boomerang)–以更高的精確度測出了漣漪。

Maxima-以更高的精確度測出了漣漪。

CosmicBackgroundImager-在天空中的小區域內以更高的精確度測量出非常小尺度的漣漪。

極小陣列(VerySmallArray)-在天空中的小區域內以更高的精確度測量出漣漪。

未來的儀器將在威爾金森微波各向異性探測器的成果上修建,這包括:

Clover –提高精確度B-模型偏極光的測量

普郎克巡天者(PlanckSurveyor)-對完整的天空改善角解析力的精確度。

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