普朗克衛星的最終數據支持標準宇宙模型,精度史無前例!

2020-12-04 火星科普

歐洲航天局（ESA）在2009年發射了普朗克衛星，用於繪製宇宙微波背景圖。宇宙微背景波輻射出現在宇宙大爆炸後的38萬年，當時宇宙仍然是一個熾熱且幾乎各向同性的氣體。

在2013年，歐洲航天局（ESA）的普朗克任務揭開了宇宙的新圖像：宇宙最初產生的微波輻射的全天空調查。宇宙微波背景輻射是宇宙發出的第一束光，它提供了有關早期宇宙的豐富信息——宇宙的物質組成、膨脹率以及星系前身的原始密度波動。

普朗克任務研究小組已經於2018年7月17日，在ESA網站上公布了這些數據和相關文章的完整和最終版本，相應的論文已被提交給《天文學和天體物理學》（Astronomy & Astrophysics）雜誌。

殘留輻射的極化產生的信號比其溫度弱50到100倍，比銀河系塵埃的極化發射所釋放的信號弱10到20倍。由於攜帶了高頻觀測儀，普朗克衛星仍然獲得了一幅極其精確的涵蓋全天的原初偏振圖。

偏振是光的性質，就像顏色（或頻率）或傳播方向一樣，它能提供很多信息，幫助我們了解產生這種現象的物理過程。雖然這種性質對人眼來說是看不見的，但我們對它很熟悉，例如，偏光鏡片的太陽鏡或電影院的3D眼鏡。

隨著普朗克任務可靠性的提高以及關於殘留輻射極化的數據，這項任務以史無前例的精度證實了標準宇宙模型，這個模型描述了一個包含普通物質、冷暗物質和暗能量的宇宙。雖然數據中還存在一些偏差，但整體上非常符合標準宇宙模型的預言。

目前的問題在於，根據哈勃太空望遠鏡的數據和普朗克任務的數據，宇宙的膨脹率會有幾個百分點的差異。這個問題仍然是一個開放的問題，為了解決這個問題，還需要更為強大的天文望遠鏡。

宇宙中95%是由暗物質和暗能量組成，它們的性質是未知的，天文學家只能通過它們的引力效應來探測這些神秘的東西。因此，原初偏振圖是更好地理解宇宙如何運作的關鍵。

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  • 2013年3月21日 「普朗克」繪製出宇宙微波背景輻射圖
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    來自哈勃空間望遠鏡的最新觀測結果顯示，現在宇宙的膨脹速度比宇宙學的標準模型預言快了約9%。
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    圖｜CNN travel這一估算值與宇宙「標準模型」的計算，以及普朗克衛星對同一光線的測量值都精確吻合。除了發表論文，研究人員還分享了美國宇航局多年以來積累的宇宙背景輻射的ACT數據，以及複雜的軟體工具。艾奧拉所說的爭議是指2019年，一個測量星系運動的研究小組計算出的宇宙年齡，比普朗克衛星研究小組測算的要年輕數億年。這一差異表明，可能需要一個新的宇宙模型，並引起人們對其中一組測量結果不正確的擔憂。