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最新探测显示宇宙年龄更古老:约138亿岁 天文航天
更新时间:2020-11-19   来源:互联网   点击数: 次  

最新探测显示宇宙年龄更古老:约138亿岁

 

       这张全天地图展示的是宇宙中最古老的光芒,这是迄今我们能够获得的最好分辨率结果。图像根据普朗克探测器数据制作

 

最新探测显示宇宙年龄更古老:约138亿岁

 

  这张全天地图展示的是从地球到可观测宇宙边缘之间的物质分布情况。物质较少的区域颜色较浅,反之,物质较多的区域颜色更深一些

 

最新探测显示宇宙年龄更古老:约138亿岁

 

  普朗克空间望远镜对宇宙中最古老的光芒——大爆炸的余晖,宇宙微波背景辐射进行了迄今精确度最高的观测

 

最新探测显示宇宙年龄更古老:约138亿岁

 

正在宇宙中工作的欧洲空间局普朗克空间望远镜

 

  北京时间3月22日消息,据美国宇航局官方网站报道,普朗克空间望远镜近日发布了其最新数据及分析结果,绘制出了迄今最精确的宇宙图景,进一步改进了我们对宇宙年龄,组成及起源的认识。

 

  普朗克空间望远镜项目由欧洲空间局(ESA)实施,美国宇航局对这一项目提供了技术支持。来自欧洲,美国和加拿大的科学家们共同组成科学组对普朗克项目的数据进行了分析。

 

  根据此次最新的数据分析结果,宇宙的膨胀速度要比科学家们原先设想的更慢,而其年龄则比原先的计算结果更古老,达到138亿年,这比此前的137亿年提前了大约1亿年。数据分析结果还显示宇宙中的暗能量比原先认为的更少,但是暗物质的量则更高一些。暗物质是一种无法被观测到,只能依靠对其引力作用的探测来获知其存在的神秘物质,而暗能量则更加诡异,它正试图撕裂宇宙。到目前为止,物理学家们对于这两种现象的本质仍旧一无所知。

 

  乔伊·塞奇拉(Joan Centrella)是普朗克项目科学组成员,来自美国宇航局总部。他说:“全世界的天文学家们一直以来都翘首以盼,希望获得这份宇宙地图。这些测量数据对于多个科学领域的研究工作以及未来的空间探测都至关重要。对于能在这样一个历史性的项目中与欧洲空间局开展合作,我们感到非常荣幸。”

 

  我们的宇宙中充斥着宇宙微波背景辐射(CMB),这是来自宇宙最早期的古老光线,它们在穿越数十亿年时空之后被我们观测到。此次公布的分析结果是根据普朗克空间望远镜在其最初的15.5个月中获得的探测数据制作的。其观测结果发现在宇宙微波背景辐射中存在轻微的震荡现象。这些早期的细小不均匀性可能正是后来形成我们今天所见星系以及星系团结构的早期雏形。

 

  查尔斯·劳伦斯(Charles Lawrence)也是一位参与普朗克项目的美方科学家,来自喷气推进实验室。他说:“当这些古老的光线穿越广袤空间抵达我们这里,一路上空间中的物质都会对其产生影响。普朗克空间望远镜不仅可以揭示最早期宇宙的景象,还有其中包含的物质,包括遍布宇宙的暗物质。”

 

  科学家们此前已经设计出了一个可以用来描述整个宇宙年龄,组成和其它基本参数的模型,即所谓“宇宙学标准模型”。而此次普朗克空间望远镜获得的数据将帮助改进和完善这一模型的精度。与此同时,科学家们也发现了一些有趣的,似乎不符合目前标准模型预期的新现象。举例来说,标准模型认为宇宙应当是各向同性的,但是探测结果显示天空的两个方向上的光的模式存在差异性。

 

  詹尼·图波尔(Jan Tauber)是一位来自荷兰的欧洲空间局普朗克项目科学家。他说:“一方面,我们拥有一个与现有观测结果吻合度非常好的模型;但在另一方面我们也观测到了一些奇特的出乎意料的新现象,这促使我们回头去重新思考一些最基本的假设。这是一场新旅程的开端,我们希望借助我们对普朗克项目数据的进一步分析将会最终揭开这个谜团。”

 

  此次普朗克探测器的数据分析结果也对暴涨理论进行了验证。暴涨理论认为宇宙在其诞生之后曾经经历一次集聚的膨胀期。在远比眨一次眼更短得多的时间内,宇宙的体积膨胀了至少10的78次方。根据此次最新的分析结果,物质似乎是在宇宙中随机分布的,这显示随机过程可能在极早期宇宙量子层面上发挥了作用。这一结果让科学家们得以排除很多复杂的暴涨理论,留下那些相对显得简单的理论作为备选。劳伦斯表示:“在天空中大片区域中隐藏的结构能告诉我们在宇宙初生之时极小尺度上宇宙中发生了什么。”

 

  普朗克空间望远镜于2009年发射升空,在那之后便一直在对整个天空进行巡视观测,测量宇宙微波背景辐射,这被认为是宇宙诞生时大爆炸留下的余晖。这一余晖让科学家们得以一窥宇宙在大爆炸之后大约37万年左右时的情景。在这一时期之前宇宙中已经有了光,但它们都被困在高温等离子体“迷雾”之中,随着宇宙膨胀降温,光子第一次被解放——宇宙变得“透明”了。

 

  宇宙微波背景辐射在整个天空中基本呈现各向同性,然而仍然存在一些微小的差异。这些细微差异是由宇宙诞生之初的量子涨落引发的差异性的遗迹。这些遗迹在普朗克探测器获得的宇宙地图上表现为一些“斑点”,这正是宇宙中物质生长的“种子”,并最终形成恒星和星系。在此之前,科学家们通过气球和卫星搭载的设备已经开展了大量的有关研究,其中包括美国宇航局的威尔金森各向异性探测器(WMAP)以及宇宙背景探测器(COBE),这些项目的研究成果荣获了2006年的诺贝尔物理学奖。

 

  普朗克探测器是这些探测项目的后继者,其探测范围覆盖了更广的光谱波段,拥有更高的灵敏度和分辨率。卡兹托夫·戈尔斯基(Krzysztof Gorski)是来自喷气推进实验室的普朗克项目科学家,他表示:“普朗克望远镜就像是宇宙微波背景研究领域的法拉利。你不断改进技术以便获得更精确的测量结果。对于一辆好车来说,这可能意味着更快的速度和获得更多的赛车比赛冠军。但是对于普朗克望远镜而言,它所提供的是天文学家们渴求的宝藏,它加深了我们对于宇宙本质与历史的认识。”

 

  根据此次普朗克空间望远镜的测量结果,描述宇宙膨胀速率的哈勃常数是67.15±1.2km/s/Mpc,此处“Mpc”即百万秒差距,这是一个距离单位,大约相当于300万光年。这一数据比原先由美国宇航局斯皮策和哈勃等空间望远镜采用不同技术测出的数据要稍小一些。最新测量结果还显示宇宙中暗物质的占比约为26.8%,而原先的估计值是24%;最新结果显示宇宙中暗能量的占比约为68.3%,而原先的估计值是71.4%;相应的,宇宙中正常物质的占比由原先认为的大约4.6%上升到了大约4.9%。预计根据更多数据给出的进一步分析结果将于2014年发布。

 

       责任编辑:语燃

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