3.2 Latar gelombang radio kosmik yang berlebihan: menaikkan garis dasar tanpa perlu sumber titik yang tidak kelihatan

Laman Utama ／ Bab 3: Alam semesta makroskopik

Istilah
Dalam bahagian ini, “garis dasar radio resapan yang berlebihan” ditafsirkan sebagai berikut: tenaga yang disuntik ke dalam medium apabila zarah tidak stabil terumum (GUP) terurai atau saling memusnah akan terkumpul secara statistik menjadi hingar latar tensor (TBN); corak ruangnya sekadar seiring secara lemah dengan rupa bumi graviti tensor statistik (STG). Mulai sekarang, teks hanya menggunakan nama penuh bahasa Melayu: zarah tidak stabil terumum, hingar latar tensor, dan graviti tensor statistik.

I. Fenomena dan kemusykilan

1. “Satu lapis dasar tambahan”
   Selepas menolak semua sumber radio yang dapat diasingkan—galaksi, kuasar, jet, sisa supernova dan lain-lain—kecerahan radio resapan seluruh langit masih lebih tinggi daripada jangkaan, seolah-olah peta langit ditampung oleh pelantar tambahan.
2. Licin serta jalur lebar
   Lapisan ini licin dari segi sudut, hampir tiada “butiran” berskala kecil. Spektrumnya berjalur lebar dan tanpa garisan sempit, bukan kunci koir yang digerakkan oleh enjin tunggal.
3. Jalan “tambah lebih banyak sumber kecil” tidak memadai
   • Jika disandarkan kepada sejumlah besar sumber titik yang belum diasingkan, taburan bilangan–kecerahan yang diperlukan akan menghasilkan riak berskala kecil lebih kuat daripada yang diperhati.
   • Jumlah sumber dan sejarah evolusi yang tersirat sukar dipadankan dengan kiraan sumber dalam tinjauan ultra-dalam.
4. Ciri pemerhatian tambahan
   • Keisotropian tinggi (hanya meningkat sedikit dalam persekitaran yang amat aktif).
   • Kepolaran bersih rendah (tiada “gaya pancaran” bersama, fasa saling meniadakan).
   • Stabil dari segi masa (hingar dasar resapan yang terpurata jangka panjang).

Intinya: ini lebih menyerupai latar resapan sebenar, bukan “hasil tambah berjuta mentol kecil yang belum nampak”.

II. Huraian mekanisme fizikal

1. Imej dasar: keluar–masuknya zarah tidak stabil terumum
   Dalam “lautan tenaga”, zarah tidak stabil terumum kerap terangkat, hidup seketika, kemudian terurai atau saling memusnah. Setiap kejadian memulangkan ke medium paket gelombang yang lemah, berjalur lebar, dan berkohesi rendah. Setiap paket amat kecil, tetapi bilangannya teramat banyak.
2. Hingar latar tensor: menindan paket kecil menjadi garis dasar
   Apabila paket bebas yang tidak terkira banyaknya ditindan merentasi ruang–masa, terhasil secara semula jadi satu latar resapan berjalur lebar dan berkohesi rendah—iaitu hingar latar tensor. Ia menepati rupa luaran utama “lebihan” radio:
   • Lebih cerah tetapi tidak menyilau: penindanan menaikkan garis dasar tanpa memunculkan kelompok titik terang padat.
   • Spektrum licin: datang daripada paket tidak berkala, bukan peralihan tetap atau rentak sepunya.
   • Keisotropian kuat: lahir–musnah berlaku hampir di mana-mana dan terpurata sepanjang zaman kosmik.
   • Seiring lemah dengan struktur: bukan pancaran berarah daripada satu kelas sumber; hanya seiring secara lemah dengan rupa bumi graviti tensor statistik (dihuraikan di bawah).
3. Mengapa jalur radio paling peka
   Jalur radio paling sesuai mengumpul penindanan isyarat berjalur lebar dan berkohesi rendah: teleskop menjumlah paket lemah yang jauh menjadi kenaikan segera pada hingar dasar. Pada frekuensi lebih tinggi, penindanan juga berlaku namun mudah tersorok oleh serapan dan serakan debu/medium; tingkap radio lebih “bersih”.
4. Seiring lemah dengan graviti tensor statistik
   Keaktifan keseluruhan zarah tidak stabil terumum bergantung pada persekitaran (penggabungan, kejutan hentaman, jet, ricih kuat). Maka amplitud purata hingar latar tensor akan beralun sedikit mengikut rupa bumi graviti tensor statistik: kawasan yang “lebih aktif” sedikit lebih cerah, tetapi purata pada skala besar kekal licin.
5. Menyatukan akaun tenaga dan rupa imej
   • Akaun tenaga: kecerahan berlebihan terhasil daripada suntikan berterusan ketika zarah tidak stabil terumum terurai atau saling memusnah.
   • Akaun imej: dari sudut rupa, ia muncul sebagai hingar latar tensor yang menaikkan latar resapan, spektrum licin dan sangat isotropik.
     Kesimpulan: dua sisi sekeping syiling—satu menerangkan sumber bajet, satu lagi rupa yang terlihat.
6. Jangkaan pada spektrum, kepolaran dan kebolehubahan
   • Spektrum: hampir hukum kuasa yang licin atau lengkung ringan, tanpa garisan sempit; beza antara kawasan langit kecil dan berubah perlahan.
   • Kepolaran: kepolaran bersih rendah akibat penindanan pelbagai sumber; hanya naik sedikit di jalur pinggir yang mempunyai ricih kuat serta jajaran medan magnet yang lebih seragam.
   • Kebolehubahan: stabil bertahun-tahun; selepas penggabungan besar atau episod jet, mungkin muncul kenaikan tertunda yang lemah (hingar dahulu, pelicinan graviti menyusul).

III. Ramalan boleh uji dan padanan (dipautkan pada pemerhatian)

• P1 | Kriteria spektrum kuasa sudut
  Ramalan: kuasa pada sudut kecil jauh lebih rendah berbanding model “sumber titik belum diasingkan”; pada sudut besar cerun licin dan landai.
  Ujian: bandingkan spektrum kuasa sudut medan mendalam dengan extrapolasi sumber titik; spektrum yang lebih rata pada skala kecil menyokong hingar latar tensor.
• P2 | Kriteria kelicinan spektrum
  Ramalan: spektrum terpurata langit tiada garisan sempit, sekadar lengkung ringan; indeks spektrum antara kawasan berbeza hanya sedikit.
  Ujian: pemfittingan bersama berbilang frekuensi untuk mengesahkan “licin—berubah perlahan”, bukannya jumlah banyak mekanisme sempit.
• P3 | Kriteria seiring lemah (dengan rupa bumi graviti tensor statistik)
  Ramalan: latar resapan berkorelasi positif tetapi lemah dengan peta kanta graviti φ/κ dan ricih kosmik.
  Ujian: lakukan korelasi silang dengan peta kanta/ricih; pekali positif kecil yang bertambah di persekitaran aktif adalah sejajar jangkaan.
• P4 | Tertib peristiwa: hingar dahulu, graviti kemudian
  Ramalan: sepanjang paksi penggabungan, di hadapan kejutan dan berhampiran jet kuat, latar resapan akan naik sedikit terlebih dahulu (hingar latar tensor), kemudian graviti tensor statistik mendalam secara licin.
  Ujian: pemantauan berbilang epoch untuk membandingkan perubahan radio resapan dengan petunjuk dinamik/kanta mengikut sela masa.
• P5 | Kepolaran bersih rendah
  Ramalan: kepolaran bersih seluruh langit rendah; hanya naik kecil di jalur penguatan geometri.
  Ujian: pemetaan kepolaran medan luas harus mempamerkan “rendah—stabil—naik sedikit di pinggir”.

IV. Perbandingan dengan huraian tradisional

• Bukan “sembunyikan lebih banyak mentol kecil”
  Jika sumber titik yang belum diasingkan mendominasi, langit akan kelihatan lebih berbutir daripada pemerhatian. Kiraan sumber dan sejarah evolusi juga tidak menyokong populasi sebesar itu.
• Bukan sebuah “enjin seragam tunggal”
  Mekanisme tunggal lazimnya meninggalkan cap jari garisan spektrum atau pola kepolaran. Sebaliknya, jalur lebar tanpa garisan dan kepolaran bersih rendah lebih serasi dengan gambaran “jutaaan paket tidak berkala yang ditindan”.
• Satu gambar menerangkan banyak ciri
  Laluan fizikal yang sama menjelaskan kenaikan kecerahan, spektrum yang licin, keisotropian tinggi, butiran lemah dan seiring lemah secara konsisten. Pendekatan berasaskan medium–statistik ini lebih ekonomik dan padu daripada membelah anomali lalu menampal satu per satu.

V. Pemodelan dan pemfittingan (panduan operasi)

1. Langkah kerja:
   • Pembersihan latar depan: tangani sinkrotron Galaksi, pancaran bebas–bebas, debu dan kesan ionosfera secara seragam.
   • Templat ruang dua komponen: “latar isotropik + templat yang seiring secara lemah dengan rupa bumi graviti tensor statistik”.
   • Batasan spektrum: utamakan hukum kuasa licin atau lengkung ringan; jangan benarkan komponen berjalur sempit menguasai.
   • Kawalan skala kecil: gunakan spektrum kuasa sudut untuk mengekang “butiran gaya sumber titik”, menghadkan ekor sumber yang belum diasingkan.
   • Pengesahan silang: peta bersama dan masa bersama dengan φ/κ kanta, ricih kosmik dan sampel penggabungan bagi mengesahkan peningkatan resapan.
2. Pemegang pemerhatian pantas:
   • Adakah spektrum kuasa sudut pada skala kecil lebih rata daripada extrapolasi sumber titik?
   • Adakah spektrum berbilang frekuensi licin dan berubah secara perlahan?
   • Adakah korelasi silang positif lemah dan lebih kuat dalam persekitaran aktif?
   • Adakah kepolaran bersih rendah dan hanya meningkat sedikit di jalur pinggir?

VI. Analogi dekat

“Dengung lalu lintas kota dari kejauhan”
Apa yang didengar bukan enjin tunggal, tetapi gumam frekuensi rendah daripada kenderaan yang tidak terkira. Ia menaikkan hingar dasar, tidak menyakitkan telinga, dan stabil. Lebihan radio resapan ibarat lapisan dengung itu.

VII. Kesimpulan

• Perkaitan fizikal: lebihan dalam latar gelombang radio kosmik paling munasabah berpunca daripada hingar latar tensor—latar resapan yang dinaikkan oleh penindanan statistik jangka panjang berjuta paket berjalur lebar yang lemah, dilepaskan ketika zarah tidak stabil terumum terurai atau saling memusnah.
• Hubungan ruang: isyarat seiring secara lemah dengan rupa bumi graviti tensor statistik: sedikit lebih tinggi di zon aktif, namun kekal licin di seluruh langit.
• Pengubahan bingkai soalan: daripada “berapa banyak lagi sumber titik yang tidak kelihatan?” kepada “latar resapan setinggi mana yang secara semula jadi dibina oleh medium apabila lahir–musnah berterusan?”.
• Naratif padu: hal ini menutup gelung dengan Seksyen 3.1 (lengkung putaran) dan Seksyen 2.1–2.5: tempoh hayat zarah tidak stabil terumum menaikkan “paras laut”—graviti tensor statistik; fasa terurai menabur hingar—hingar latar tensor. Satu punca, seiring lemah, dan boleh diuji sebagai huraian yang bersatu.