大爆炸的余辉研究揭示了宇宙的演变


关于宇宙如何演化的领先科学理论再次证明了准确性 - 对于某些人来说,令人沮丧的是如此。今天在意大利费拉拉举行的新闻发布会上,欧洲普朗克宇宙飞船的研究人员最近对大爆炸余辉 - 即所谓的宇宙微波背景辐射(CMB)辐射的研究 - 更确切地证实了宇宙学的标准模型。这是该理论的胜利,但它使研究人员没有任何差异,可能意味着更深入的理解。

意大利博洛尼亚国家天体物理研究所的宇宙学家Nazzareno Mandolesi在新闻发布会上描述了新结果,他说:“我希望能找到一个异常现象。

CMB是在大爆炸发生38万年后形成的第一个原子自辐射穿过宇宙的辐射。由于宇宙的膨胀,这种辐射已经冷却并延伸至微波波长。微波的温度在天空中变化很小,它们的极化也是如此。通过研究这些微小的变化,星系的分布和其他因素,宇宙学家已经将宇宙的一个配方拼凑在一起:5%的普通物质,形成恒星和行星的物质; 27%暗物质,它是引力使星系聚集在一起的神秘物质;和68%的奇异空间拉伸黑暗能量。

普朗克于2009年推出,直到2013年10月才审查中巴。2013年3月,普朗克研究人员提交了他们第一年的温度数据分析,精确地证实了宇宙学标准理论的预测。尽管如此,普朗克不太精确的前身,美国宇航局威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)是一种收集2001年至2010年数据的航天器,测量结果存在不确定性和轻微的紧张关系。现在,普朗克团队已经分析了其全部数据集,不确定性下降,WMAP结果的紧张局势有所缓解,Mandolesi说。例如,WMAP和Planck在其绝对温度测量值方面的分歧约为1%至1.5%,Mandolesi解释说。他说,在统计不确定性范围内,重新校准将错配减少到低于0.3%。关于宇宙学理论的参数,普朗克研究人员得出的结论是,宇宙年龄略长,目前的宇宙膨胀率略小于WMAP所显示的,Mandolesi说。但是随着更多的数据,这些数字已经略有变化,现在同意在实验的不确定性范围内,他说。

普林斯顿大学的宇宙学家大卫斯佩尔说,这个发现并不完全一样,普朗克大学的宇宙学家并不在普朗克工作。 Spergel指出,新的结果包括CMB极化的地图(如上图所示),极化数据限制了对暗物质可能的一些解释。特别是,普朗克排除了某些模型,其中暗物质颗粒可能以特别高的速度彼此湮灭。发明这种模型是为了解释诸如国际空间站上的阿尔法磁谱仪等检测器所看到的高正电子的过量。

结果几十年来一直没有涉及宇宙学中最具争议的观点。今年3月,与南极专用望远镜BICEP2合作的研究人员报告说,他们在一小片天空中映射出CMB的极化时,发现了微弱的风车状漩涡。这种漩涡或B模式可能是引力波在大爆炸发生后一秒钟内在宇宙中徘徊的标志,并证明它经历了一种奇怪的指数增长,即通胀膨胀。然而,9月份普朗克研究人员发布了一张天空图,显示大部分BICEP信号可能来自银河系内的尘埃。

很多人都渴望知道BICEP团队发现B模式的声明是否能够在与普朗克团队的共同分析中幸存下来。 “我们在这项工作上取得了很大的进展,并且我们正在撰写论文,”荷兰诺德韦克的欧洲空间局普朗克项目科学家Jan Tauber说。 Tauber拒绝透露该分析结果何时公开发布。 “你可以肯定地说,他们测量的力量会下降,”他说。

致 确定有多少BICEP信号是由于灰尘引起的,研究人员必须将BICEP的天空斑图与Pl​​anck的灰尘极化发射图进行比较或“交叉关联”。加州大学伯克利分校的宇宙学家UrošSeljak说,两支队伍外的一些研究人员已经试图做到这一点,并表明这两张地图大体相同。这表明声称的信号主要来自灰尘。 Seljak说,Planck本身可能不具备检测引力波的敏感性。

一些宇宙学家怀疑BICEP信号将完全消失,并且联合普朗克 - BICEP分析将仅设置B模式信号强度的上限。这种限制可以排除推动通货膨胀的一些简单的理论模型,Spergel说:“这不像发现引力波那么有趣,但它是进步。”

*更正,12月1日,晚上8点18分:暗物质和暗能量的百分比被切换;这已得到纠正。