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          科學家首次探測到大爆炸之光途中扭曲

          科學家探測到光在大爆炸途中扭曲

          2013-10-24 11:32:02

          早期宇宙產(chǎn)生的光子在旅行過程中,經(jīng)過大質(zhì)量宇宙結(jié)構(gòu)時,由于引力透鏡效應而被探測到。

            據(jù)每日科學網(wǎng)10月23日(北京時間)報道,一個國際天文小組利用美國國家科學基金會(NSF)的南極地面望遠鏡和歐洲空間局(ESA)的赫謝爾太空望遠鏡,最近首次探測到了來自宇宙大爆炸的光在旅途中發(fā)生的扭曲現(xiàn)象,也稱B-模式。研究人員稱,這一發(fā)現(xiàn)有助于繪制更好的宇宙空間物質(zhì)分布圖,并為揭示宇宙“第一時刻”鋪平了道路。相關(guān)論文已在線發(fā)表于《物理評論快報》上。

            目前我們看到的最古老的光來自大爆炸時殘留的輻射,稱為宇宙微波背景(CMB),在宇宙僅38萬歲時被印在了天空中,至今宇宙已有138億歲。CMB中一小部分已被偏振,使得光波在同一個平面振動,就像陽光被湖面或大氣中的粒子反射。CMB的光要到達地球,這一旅途不僅漫長,還會受到大質(zhì)量星系團和暗物質(zhì)的“拉扯”而變得彎曲。這種扭曲的偏振光模式就稱為B-模式。

            長期以來,科學家預測B-模式有兩種:一種是在光穿越宇宙時,由于星系和暗物質(zhì)的“引力透鏡”效應而產(chǎn)生了扭曲——最新探測到的正是這種光路模式;另一種稱為原始光模式,理論上是在大爆炸產(chǎn)生宇宙后的不到一秒內(nèi)產(chǎn)生的。

            為尋找這種模式,研究人員搜索了大量由“引力透鏡”產(chǎn)生的偏振光,并整理了來自普朗克任務(wù)的數(shù)據(jù)。普朗克任務(wù)最近為CMB繪制了迄今最好的全天圖,揭示了有關(guān)宇宙年齡、內(nèi)含和起源方面的最新細節(jié)。他們通過南極望遠鏡發(fā)現(xiàn)了信號,由于信號極微弱,還利用了赫謝爾的紅外物質(zhì)圖。

            負責赫謝爾探測的加州理工學院的喬奎因·維埃拉說,南極地面望遠鏡探測到了來自大爆炸的光,赫謝爾太空望遠鏡對星系敏感,能追蹤暗物質(zhì)產(chǎn)生的引力透鏡效應,二者結(jié)合使最新發(fā)現(xiàn)成為可能。

            研究人員還指出,這是迄今為止首次探測到B-模式。為更好地繪制物質(zhì)(包括普通物質(zhì)和暗物質(zhì))在宇宙中的分布,邁出了重要一步。下一步,他們希望能探測到原始B-模式。原始B-模式極難探測,有可能攜帶著宇宙初生時的線索。論文第一作者、加拿大麥吉爾大學鄧肯·漢森說:“要檢測原始B-模式,最新發(fā)現(xiàn)也是個極佳的檢查點。”記者常麗君

            總編輯圈點

            探測到B-模式為宇宙大爆炸理論提供了一個新的直接證據(jù),之前針對宇宙微波背景的觀測已數(shù)次獲得諾貝爾獎,可見其意義絕不限于繪制物質(zhì)宇宙分布圖。宇宙微波背景輻射是宇宙中最古老的光,它攜帶著宇宙嬰兒時期的信息,穿越140億光年的茫茫星河到達地球,是宇宙學最主要的觀測證據(jù)。通過這一系列觀測,一些終極問題有望得到更好回答:宇宙從哪里來?大爆炸后第一瞬間發(fā)生了什么?宇宙如何演變成復雜的星系結(jié)構(gòu)?宇宙膨脹速度到底有多快?

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