普林斯顿大学：关于对宇宙起源的新见解

由普林斯顿大学主要管理、美国国家科学基金会资助的阿塔卡马宇宙望远镜今天所发布的新数据进一步确认，我们的宇宙大约有138亿年的历史，与2015年普朗克卫星的测量结果相符，并质疑了另一个确定该年龄的研究小组在2019年的发现，该发现比普朗克卫星所预测的要年轻得多。该项目研究测量了星系的运动，提出关于对宇宙起源的新见解。下图所示为该项目研究的最近的研究结果。

阿塔卡马宇宙望远镜，英文：Atacama Cosmology Telescope，缩写：ACT，是坐落在智利北部安第斯山脉的山脊上的一个天文望远镜，靠近拉诺·德·查南托天文台（Llano de Chajnantor Observatory）。它旨在对天空进行高分辨率的微波波长测量，以研究宇宙微波背景辐射（CMB）。它在5190米的高度上，是世界上最高的永久性地面望远镜之一。阿塔卡马宇宙望远镜项目的国际团队包括来自七个国家的41个机构的科学家。

与大多数望远镜在观察过程中跟踪旋转的天空不同，阿塔卡马宇宙望远镜通过以每秒2度的相对快的速度，在方位角上来回扫描，观察通常五度宽的天空条。望远镜的旋转部分重约32吨，望远镜周围的地屏可将地面发出的微波辐射的污染降至最低。

它经过调整可以在几毫米的波长下工作，其中天空中最亮的事物是充满早期宇宙的等离子体所产生的热辐射。 该望远镜不断来回扫描，使它可以构成最敏感的宇宙结构图。此数据发布中的新功能是偏振测量非常精确。天空的亮度告诉我们有关早期宇宙的结构，极化告诉我们有关运动的信息，整个数据一起提供了非常详细的动态图。

如下图所示阿塔卡马宇宙望远镜拍摄的宇宙中最古老的光的新照片的一部分。这部分覆盖了月亮宽度50倍的天空部分，代表了200亿光年的空间区域。大爆炸发生仅38万年后发出的光的偏振态有所不同（在此以红色或蓝色表示）。天体物理学家利用这些变化之间的间隔来计算出对宇宙年龄的最新估计。

这些数据结果的意义在于，即使有了改进的数据和更好的认知，现有的宇宙模型也能保持良好状态。数据表明，宇宙年龄目前并不是什么大的问题。过去认为宇宙大约存在137.7亿年，正负4000万年。现在的数据确认它已经存在137.9亿年，正负2100万年。

2100万年看起来也许像是一个很大的不确定性数字，但是作为整体数据的一小部分，这已经是非常精确的了。这就相当于，医生检查一名50岁的患者，并根据其当前状况而不是其病史，以正负25天的精确度估算出他的实际年龄！

之所以可以这么精确是因为数据非常好、模型非常适合并且模型很简单。有了这些数据，就了解了系统，并且对于宇宙如何老化没有太多选择。令人惊讶的是，我们具有自我意识，这告诉我们有关我们的生活的信息，知道宇宙有一个开始，并且可以高度准确地了解其年龄。

主要的是这些数据为测量增加了相当多的精度，即使如此，我们关于宇宙的最简单的模型仍然保持着良好的状态。多年来，这是一个非同寻常的故事，数据的精度提高了10万倍，而相同的模型依然适用。

但是这些数据确实加剧了对目前所有整个宇宙学数据的一点紧张。当我们从宇宙微波背景和其他非常大规模的测量结果推断出哈勃常数（即当今宇宙的膨胀率）时，我们得到的值与更局部地测得的值不同。如果这种差异是真实的，那就对宇宙学模型构成了挑战。

对宇宙的观察仍在继续。普林斯顿大学等该项目的科学家们下一个大目标是寻找一个微小的违反奇偶校验的极化模式。如果看到它，那是有关在宇宙诞生的最早瞬间产生的引力辐射（gravitational radiation）的线索。目前许多的实验，而不仅仅是阿塔卡马宇宙望远镜项目，都在寻找这种信号。

参考：act.princeton.edu/publications量子认知 | 简介科学新知识，敬请热心来关注。