普朗克最新天文圖片展示宇宙大爆炸後瞬間(圖)

  北京時間3月28日消息,國每日郵報報道,近日科學家創造了目前為止有關早期宇宙具細節的地圖。歐洲太空局普朗克衛星拍攝的圖片顯示了宇宙大爆炸後瞬間的情景,並暗示了宇宙的年齡比之前科學家預想的還要老8000萬年。普朗克衛星的描繪圖展示了宇宙最古老的光在宇宙只有38萬歲的時候印在天空時的情景。

  這張圖片是基於耗資5.15億英鎊的普朗克太空望遠鏡最初15.5個月搜集的數據。"普朗克繪製的嬰兒宇宙圖片的超高質量使得我們能夠層層撕開宇宙直達根本處,一窺宇宙最初的模樣,它表明我們繪製宇宙藍圖遠遠不夠完整。" 歐洲航天局局長讓-雅克·多丹(Jean-Jacques Dordain)這樣說道。

  普朗克的數據同時也提供了目前宇宙膨脹速率的最新值,暗示著宇宙的年齡其實是138.2億年——比之前預想的要老8000萬年。這項發現支持了一個名為膨脹的關鍵理論,該理論稱宇宙在瞬間從亞原子大小爆發膨脹到現在觀測到的巨大體積。

  宣佈普朗克衛星描繪地圖的天體物理學家喬治(George Esfthathiou)表示這項發現也提供了有關宇宙組成成分的新特性。"對於一名宇宙學家來說,這張地圖就像一個信息金礦。"喬治說道。他表示宇宙是由略微更多的正常物質以及較少的神秘暗物質和暗能量組成。

  "自從2010年發佈首張普朗克全天圖像後,我們更加小心的提取和分析我們現在和宇宙發出的第一束光之間的前景輻射,它以超高細節揭示了宇宙微波背景輻射。"英國劍橋大學的喬治這樣說道。

  這張圖片是基於普朗克15.5個月收集的數據,它是該任務第一張有關宇宙最古老的光的全天圖片,當時宇宙只有38萬年歷史。在那個時候,年輕的宇宙充滿了由相互發生作用的質子、電子和光子組成的炙熱密集湯,溫度高達2700攝氏度。當質子和電子結合形成氫原子時,光子就獲得自由形成了光。

  隨著宇宙的不斷膨脹,現在的光被拉伸成微波波長,溫度相當於絕對零度以上2.7攝氏度。"宇宙微波背景輻射",也即CMB,展示了在宇宙早期密度略微不同導致的溫度的細微起伏,體現了所有未來結構的種子:也即今日的恆星和星系。

  根據宇宙學標準模型,這些起伏在宇宙大爆炸發生後瞬間產生,並且在加速膨脹的簡短時期,也被稱為膨脹期,被拉伸成宇宙學意義上的大規模。普朗克衛星的目標是以前所未有的高分辨率和敏感度繪製整個天空的起伏。

  通過分析普朗克CMB圖片裡種子的本質和分佈,科學家能夠確定宇宙從出生到現在的成分和進化。總體來說,從普朗克的最新地圖裡抽取的信息以無與倫比的精確性提供了對宇宙學標準模型的最佳證明。

  由於普朗克地圖的精確性如此之高,它甚至展示了某些特殊的無法解釋的新特徵,可能需要新的物理學來對之進行解釋。其中一個令人驚訝的發現便是天空相反半球的平均溫度所呈現的不對稱性。這與標準模型所做的預測背道而馳,後者稱無論從任何方向觀測宇宙大體上都是相似的。

  此外,一個延伸了一部分天空的冷點也比預想的要更大。普朗克衛星的先驅,美國宇航局威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)任務,已經發現了這種不對稱性和冷點,但因對它們宇宙起源的不確定性而很大程度上忽略了它們的存在。

  "普朗克監測到了這些異常現象已經消除了對後者存在的懷疑;它們不再被認為是測量導致的失誤。它們真實存在,我們必須尋找可信的解釋。"意大利菲拉拉大學的保羅·納托利(Paolo Natoli)這樣說道。

  "想像一下我們正在調查一棟房子的根基,但發現其中某些部分非常脆弱。你可能不知道這些部分是否最終導致這棟房屋的倒塌,但你肯定會立即採取措施加固這些薄弱環節,"法國巴黎天體物理學研究所的弗朗索瓦·布謝(Fran?oisBouchet)這樣補充說道。

  這些異常情況的解釋之一便是:如果從大規模範圍觀測宇宙,每個方向所看到的宇宙並非都是一樣的,歐洲太空局這樣說道。這種情況下,宇宙微波背景輻射發出的光線可能會經過一個遠比之前理解的更加複雜的路線,從而導致現在觀測到的某些罕見的特徵。

  "我們的終極目標是建構一個新模型以預測各種異常情況,並將它們聯繫在一起。這只是初期階段;到目前為止我們並不知道這是否可行,以及需要什麼類型的新物理學——但這仍讓人興奮不已。"喬治教授說道。

  除了這些異常情況,普朗克的數據非常符合一個相對簡單的宇宙模型的預測,這使得科學家能夠提取其中最精華的部分。組成星系和恆星的正常物質只佔了整個宇宙質量/能量密度的4.9%.暗物質,一種目前只通過它的引力影響而間接探測到的神秘物質,組成了整個宇宙的26.8%,比之前預估計的要更多。

  相反,暗能量,一種被認為是導致宇宙加速的神秘力量,所佔據的比率比之前預想的要少。"普朗克提供了目前為止最精確最細節的微波太空地圖,它正在描繪宇宙的一副新圖像,不斷推動我們對當前宇宙理論的理解的極限。我們看到了對宇宙學標準理論近乎完美的匹配,但是其中某些令人困惑的特徵也促使我們重新思考某些基本的猜想。這只是新旅程的開始,我們期望對普朗克數據的持續分析將提供對這一謎題的新見解。"





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