最精确的宇宙快照揭开面纱

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  在意大利费拉拉市的一个宫殿里,宇宙学家展示了迄今为止最为详尽的宇宙初期的天体图。2014年12月1日发布的公告开启了为期l周的会议,会议中展出了欧洲航天局的普朗克卫星的最新发现。最新的结果大部分确认了此前对宇宙构成的测量,但是也排除了某些关于暗物质想法的可能性。暗物质是一种奇异的物质,它被认为可将星系结合到一起。
  这次的发现并没有带来重大的惊喜,来自普林斯顿大学的宇宙学家David Spergel说道。就像大多数研究人员一样,他依靠电子邮件和Twitter来收听最新的结果。与2013年普朗克首次发现的结果相对比,这次改变得并不多。我们生活在拥有138亿年历史的宇宙中,其中原子及它们的亚原子组成部分仅仅占据所有质量与能量的4.9%,暗物质占据了26.6%,还有68.5%的物质存在于更加神秘的暗能量中——那是一种斥力,它主导了宇宙的扩张。
  对于确定宇宙扩张速度的哈勃常数而言,普朗克的测量数值在最新的结果中以67.3 (km/s)/Mpc(Mpc表示百万秒差距)保持稳定。这个数值与此前从对超新星的观测中得到的数值不尽相同,它略高于那个数值。最近对于超新星数据的再分析使得这2个数值进一步接近。
  普朗克卫星花费了4年多的时间从宇宙的微波背景中收集光,释放到宇宙中的首道光大约是在宇宙大爆炸的38万年之后。此前发布的结果仅仅以普朗克卫星第1年左右的测量为基础,对于来自于天空中不同位置的光束,它们在强度方面是略有不同的。那些变动可以绘制出早期宇宙的密度变化,密度变化相应地又可以被应用于计算基础数值中,诸如描绘宇宙的哈勃常数。
  这个星期的结果不仅包含着发生于这么多年之后的起伏数据,还包含着偏振图,从中可以追溯微波和光波是如何互相结合的。此外,额外的数据还可以使研究人员对迄今为止宇宙论中的组成部分进行最为准确的测量。
  “我们正在压榨那些数据。”来自牛津大学的天体物理学家Joanna Dunkley说道,她是普朗克研究团队中的一员。鉴于普朗克此前的测量值与宇宙中暗能量的相对值只相差2%,她说道,最新的分析会将这种不确定性缩减至1%。Dunkley同时强调,这些结果仅仅是初步数据,研究团队计划于12月22日发表一系列论文,之后会将所有数据公之于众。
  普朗克的发现会将某些针对描述暗物质特性的理论排除在外,暗物质是目前还不能被直接探测到的东西。近期.费米和帕米拉卫星连同国际空间站上的阿尔法磁谱仪均探测到大量来自宇宙深处的正电子。许多研究人员将这种高能信号归因于暗物质粒子碰撞所产生。
  但是那些碰撞本应该在微波背景中留下印记,但实际上普朗克卫星丝毫未见。不过这不会否定暗物质的存在,或者它能够创造出亚原子粒子雨。相反,它支撑了大质量粒子作为暗物质候选者的理论。
  到目前为止,2014年早些时候实施的BICEP2项目还没有就探查到最原始的引力波作出任何回应。9月份发表的普朗克的其他探测结果也不支持BICEP2的报告,但是研究团队自那以后联合起来共同对2次实验的数据进行了分析。那些起初计划于11月公开的发现将有可能在今后的几个星期内发布。
  同时,参与普朗克任务的科学家还将继续与得到的数据“战斗”。这远非是普朗克最后的话语,来自匹斯堡卡内基梅隆大学的宇宙学家Raphael Flauger说道:“它预示着有更多的信息会到来。”当会议决定展示普朗克卫星近期对宇宙的观测成果时,复杂的分析已经进行很长时间了,这个时间甚至比研究人员所希望的还要长得多。“从现在开始的几个星期里,我将热切盼望看到会发生什么令人激动的事情。”Raphael说道。那时所有的数据都将会被公之于众。
  王麒 译自 科学新闻( ScienceNews) 2014年12月27日
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