在智利北部的阿塔卡馬沙漠,一項長達15年的天文觀測項目終于揭曉了其輝煌成果。阿塔卡馬宇宙學望遠鏡(ACT),這座從2007年至2022年不懈探索的設施,最近公布了其最終數據集,向人類展示了宇宙“嬰兒時期”前所未有的清晰圖像。
ACT的核心使命,是對宇宙微波背景(CMB)進行高精度的溫度和極化各向異性測量。CMB,這一宇宙最古老的光,源自大爆炸后約38萬年,當時宇宙冷卻至足以讓電子與質子結合,釋放出自由傳播的光子。這些光子歷經漫長歲月,如今以微波的形式彌漫于宇宙,成為我們窺探宇宙初創時期的窗口。
ACT的成果,不僅在于它捕捉到了CMB的精細結構,更在于其相較于前輩如普朗克衛星的顯著進步。ACT的分辨率比普朗克高出五倍,靈敏度提升三倍,這使得科學家能夠以前所未有的清晰度觀測宇宙早期的細微變化。這些變化,包括氣體密度的微小起伏和速度的微妙差異,揭示了原始氫氦“海洋”中的高密度與低密度區域分布。
新圖像不僅展示了宇宙嬰兒時期的“山丘”與“山谷”,綿延數百萬光年,還為科學家提供了驗證標準宇宙學模型的關鍵數據。通過這些數據,科學家測得可觀測宇宙的半徑約為500億光年,總質量相當于1900個“ζ-太陽”。其中,普通物質僅占極小部分,而暗物質和暗能量則占據了主導地位。
ACT的觀測不僅限于CMB,它還捕捉到了來自其他宇宙天體的信號,為科學家回溯宇宙歷史提供了寶貴資料。從銀河系到遙遠星系中的超大質量黑洞,再到巨大的星系團,ACT的數據幫助科學家理解了從宇宙誕生之初到恒星、星系形成的全過程。
ACT與普朗克衛星數據的結合,更是為科學家提供了一幅更為詳盡的宇宙早期圖像。在這幅圖像中,橙色和藍色代表了CMB輻射強度的變化,揭示了宇宙密度的微小起伏,而銀河系則以紅色呈現。這些精細的測量結果,再次證明了標準宇宙學模型的穩健性,也展現了CMB測量在探索宇宙演化歷程中的強大能力。
ACT的所有數據現已向全球研究人員開放,成為未來宇宙學研究的重要資源。這項歷時十五年的觀測項目,不僅讓我們對宇宙的過去有了更清晰的認識,也為理解宇宙的未來演化方向提供了重要線索。