在智利北部的阿塔卡马沙漠,一项长达15年的天文观测项目终于揭晓了其辉煌成果。阿塔卡马宇宙学望远镜(ACT),这座从2007年至2022年不懈探索的设施,最近公布了其最终数据集,向人类展示了宇宙“婴儿时期”前所未有的清晰图像。
ACT的核心使命,是对宇宙微波背景(CMB)进行高精度的温度和极化各向异性测量。CMB,这一宇宙最古老的光,源自大爆炸后约38万年,当时宇宙冷却至足以让电子与质子结合,释放出自由传播的光子。这些光子历经漫长岁月,如今以微波的形式弥漫于宇宙,成为我们窥探宇宙初创时期的窗口。
ACT的成果,不仅在于它捕捉到了CMB的精细结构,更在于其相较于前辈如普朗克卫星的显著进步。ACT的分辨率比普朗克高出五倍,灵敏度提升三倍,这使得科学家能够以前所未有的清晰度观测宇宙早期的细微变化。这些变化,包括气体密度的微小起伏和速度的微妙差异,揭示了原始氢氦“海洋”中的高密度与低密度区域分布。
新图像不仅展示了宇宙婴儿时期的“山丘”与“山谷”,绵延数百万光年,还为科学家提供了验证标准宇宙学模型的关键数据。通过这些数据,科学家测得可观测宇宙的半径约为500亿光年,总质量相当于1900个“ζ-太阳”。其中,普通物质仅占极小部分,而暗物质和暗能量则占据了主导地位。
ACT的观测不仅限于CMB,它还捕捉到了来自其他宇宙天体的信号,为科学家回溯宇宙历史提供了宝贵资料。从银河系到遥远星系中的超大质量黑洞,再到巨大的星系团,ACT的数据帮助科学家理解了从宇宙诞生之初到恒星、星系形成的全过程。
ACT与普朗克卫星数据的结合,更是为科学家提供了一幅更为详尽的宇宙早期图像。在这幅图像中,橙色和蓝色代表了CMB辐射强度的变化,揭示了宇宙密度的微小起伏,而银河系则以红色呈现。这些精细的测量结果,再次证明了标准宇宙学模型的稳健性,也展现了CMB测量在探索宇宙演化历程中的强大能力。
ACT的所有数据现已向全球研究人员开放,成为未来宇宙学研究的重要资源。这项历时十五年的观测项目,不仅让我们对宇宙的过去有了更清晰的认识,也为理解宇宙的未来演化方向提供了重要线索。