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科学家首次得到大爆炸后10万年宇宙图像

近日美国研究人员对宇宙大爆炸后残余的热辐射——也就是俗称的宇宙微波背景(CMB)辐射——进行了广泛的分析,这项分析支持了之前的理论,即宇宙大爆炸发生在137.98亿至3700万年前,它创造了后来的宇宙。

“我们发现了早期宇宙的标准图片,当时辐射的支配地位随后被物质支配所取代,通过新的数据我们能够对其进行测试。” 劳伦斯伯克来国家实验室的理论物理学家Eric Linder这样说道。

“但研究也暗示了辐射的支配地位并没有如预想的那样轻易的让给物质。”Eric Linder补充说道。“似乎存在辐射量的过度猛冲,而这并非因为CMB光子。”目前我们对宇宙大爆炸和宇宙早期形成的知识几乎全部来源于对CMB的测量。当宇宙足够冷却到让辐射粒子和物质粒子相分离时,就释放了原始光子。

这些测量解释了CMB对当今宇宙观测到的大规模结构的生长和发展所产生的影响。利用欧洲航天局普朗克任务和美国宇航局威尔金森微波各向异性探测器(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,简称WMAP)最先进的卫星数据,Eric Linder和Alireza Hojjati以及Johan Samsing以更高的分辨率、更低的噪音以及更广的天空覆盖率分析了CMB测量数据。

“利用普朗克和WMAP的数据,我们向前推进了研究的边界,回顾了宇宙的历史,了解了之前无法触及的高能量物理学区域。”Eric Linder补充说道。“我们的分析显示,如预期所示,宇宙大爆炸余辉的GMB光子遗迹后紧随着的主要是暗物质,但与标准之间的偏差也暗示着CMB光以外的相对粒子。

Eric Linder表示,这些相对粒子存在的背后原因主要是早期的中微子,一种幽灵般存在的亚原子粒子,它是当今宇宙里第二广泛存在的粒子。另一项理论是暗能量,一种推动宇宙加速扩张的反引力力量。

“早期暗能量是某些高能量物理学模型里宇宙加速起源的一种解释,”Eric Linder说道。“虽然传统的暗能量,例如宇宙常数,在CMB最后散射时期被稀释为全部能量密度的几十亿分之一,但早期暗能量理论暗示了1-1000万倍的能量密度。”

Eric Linder认为早期暗能量可能是引起70亿年后当今宇宙加速的驱动力量。这项发现不仅提供了有关宇宙加速起源的新见解,还可能提供弦理论和高能量物理学里的其它概念的新证据。“测量CMB分化的实验正在进行中,例如POLARBEAR和SPTpol望远镜,它将帮助我们进一步探索原始物理学。”

科学家首次得到大爆炸后10万年宇宙图像
科学家捕捉大爆炸后10万年宇宙图像

科学家首次得到大爆炸后10万年宇宙图像
相对粒子存在的背后原因主要是早期的中微子