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阿塔卡马宇宙学望远镜的最终数据发布证实了一项重大的宇宙学差异,并排除了诸多尝试性解决方案。
《宇宙学高能物理杂志》(JCAP)上发表的三篇论文报告了阿塔卡马宇宙学望远镜的最终数据发布,揭示了一幅新的早期婴儿宇宙图景,进一步证实了哈勃张力现象,并排除了若干扩展型宇宙学模型。
当一个长期的科学项目结束时,人们常常会感受到复杂的情感。对于阿塔卡马宇宙学望远镜(ACT)而言,这一旅程持续了近二十年,其观测任务现已正式结束。
尽管该望远镜已圆满完成其预定任务,但其科学探索之旅远未结束。其最终数据发布为全球研究人员带来了新的研究机遇。
最终数据使宇宙图景更加清晰
ACT合作组在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上发表了三篇新论文,公布了第六次也是最后一次主要的ACT数据发布。此次发布被描述为迄今最为重要的一次,提供了更为精确的测量结果,进一步深化了我们对宇宙演化历程及当前宇宙图景的理解。
其中最重要的发现之一是对哈勃常数的更精确测量。哈勃常数描述了当前宇宙的膨胀速率,常被称为宇宙的速度计。阿塔卡马宇宙学望远镜(ACT)的观测结果确认,由遥远宇宙观测所推导出的哈勃常数值,与通过邻近星系观测所得的数值之间仍存在显著差异。这一持续存在的不一致现象强化了所谓的哈勃张力,即对当前宇宙学标准模型构成挑战的一个关键疑难问题。
与论文图8中相同的天区,但此次在总强度图上叠加了偏振矢量。该强度图和偏振矢量均来自ACTDR6与Planck数据在90GHz和150GHz频段的联合叠加图,以最大化信噪比;而在偏振测量中,ACT的数据起主导作用。理论上的TE关联信号较弱,且其符号随尺度变化,因此强度场与偏振场之间不预期存在明显的视觉对应关系。致谢:阿塔卡马宇宙学望远镜合作组
ACT的观测结果也对许多旨在解决这一矛盾而提出的扩展模型施加了严格的限制。通过排除大量此类可能性,新数据缩小了可行解释的范围。尽管这限制了理论上的灵活性,但也通过剔除与观测不符的选项而提供了更清晰的方向。
此外,ACT团队制作了新的宇宙微波背景偏振图,这些图像常被称为宇宙的化石光。这些偏振图与普朗克卫星获取的温度测量结果相互补充,但空间分辨率显著更高。当我们对二者进行比对时,效果有点像擦亮眼镜。卡迪夫大学宇宙学家、其中一篇论文协调人埃尔米尼娅卡拉布雷塞表示。
ACT第六次数据发布最初以预印本形式发布,随后该合作组的三篇同行评审论文已在《经典与量子引力》(JCAP)期刊正式发表。ACT由一个涵盖全球百余位研究人员的国际研究团队运行,这些研究人员共同完成了上述研究工作。
4度×4度的T、Qr、Ur、E和B在温度峰值处的堆叠图:第一行为普朗克SMICA数据,第二行为ACT夜间单独叠加图,第三行为ACT与普朗克联合的日间夜间叠加图,第四行为无束流效应、无噪声的理想模拟结果。这些堆叠图与CMB自相关函数密切相关,为直观展示最后散射面的因果结构提供了简洁方式。最外圈(1.2度)对应最后散射面上0.6度声学视界尺度的自相关信号。图像经归一化处理,使最外圈幅度为1(Ur和B图中若无明显环状结构,则分别采用与Qr和E图一致的归一化方式)。各图的峰值检测独立进行,并已实施束流反卷积处理。有关峰值检测与堆叠方法的详细说明见附录H。致谢:阿塔卡马宇宙学望远镜合作组
普朗克卫星与阿塔卡马宇宙学望远镜:宇宙微波背景辐射的互补观测
这是首次有新实验达到与普朗克卫星相当的观测能力。巴黎萨克雷大学及法国国家科学研究中心国家粒子物理与核物理研究所的蒂博路易斯(ThibautLouis)解释道,他是一篇新发表论文的主要作者。
欧洲航天局的普朗克卫星对宇宙微波背景辐射进行了高精度测绘。这种古老的辐射产生于大爆炸之后不久,使科学家能够测定宇宙的年龄、组成成分以及大尺度几何结构。
尽管普朗克卫星革新了宇宙学研究,但宇宙微波背景辐射(CMB)的某些方面仍待深入探索。阿塔卡马宇宙学望远镜(ACT)位于智利阿塔卡马沙漠海拔约5000米处,旨在补充此类观测。与普朗克卫星主要关注CMB温度涨落不同,ACT的最新数据发布侧重于CMB偏振的精细测量,为早期宇宙研究提供了新的视角。
PA5f090夜间数据在3600平方度天区(赤经255°>RA>120°,赤纬−5.5°