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宇宙微波背景测量的最新结果

裘素容
摘要 宇宙是在大约 138 亿年前的一道光中诞生的:大爆炸。大约 380,000 年后,在物质(主要是氢)冷却到足以形成中性原子之后,光能够自由穿越

宇宙是在大约 138 亿年前的一道光中诞生的:大爆炸。大约 380,000 年后,在物质(主要是氢)冷却到足以形成中性原子之后,光能够自由穿越空间。那束光,即宇宙微波背景 (CMB) 辐射,从天空中的各个方向均匀地传给我们……或者它最初看起来是这样。在过去的几十年里,天文学家发现辐射中有微弱的涟漪和颠簸,亮度只有十万分之一——这是未来结构的种子,比如星系。

天文学家推测,这些涟漪还包含最初膨胀爆发的痕迹——所谓的暴胀——在仅仅 10 次幂负 33 秒内将新宇宙膨胀了 33 个数量级。宇宙涟漪卷曲的方式应该隐约存在关于暴胀的线索,这是由于宇宙初期的引力波产生的影响,预计可能比涟漪本身弱一百倍或更多。

卷曲效应在被称为“B 模式偏振”的光中产生图案,预计它会非常微弱。宇宙中还有其他奇异的过程在起作用,使这项艰巨的测量更具挑战性。主要是由我们银河系中的尘埃粒子发出的微弱光芒,这些粒子已被磁场对齐。这种光也是偏振的,可以被磁场扭曲以产生 B 模式偏振模式。来自我们银河系的无线电波可以产生类似的效果。大约六年前,在南极工作的 CfA 天文学家报告了这种卷曲的第一个证据,即“B 模式极化”,其水平与简单的暴胀模型一致,

自从第一次测量 B 模式偏振以来,天文学家继续进行细致的观测,增加了来自在南极运行的许多不同频率的新望远镜的强大数据。CfA 天文学家 D. Barkats、H. Boenish、J. Connors、J. Cornelison、M. Dierickx、M. Eiben、DC Goldfinger、P. Grimes、S. Harrison、KS Karkare、JM Kovac、B. Racine、S. Richter 、BL Schmitt、T. St. Germaine、C. Verges、CL Wong、L. Zeng 和一大群同事刚刚完成了对南极实验 BICEP2、Keck Array 和 BICEP3 到 2018 年的所有数据的分析,并将结果与​​ CMB 太空任务普朗克和 WMAP 的结果相关联。(虽然这些任务的数据收集分别于 2013 年和 2010 年结束,

现在基本上排除了一大类简单模型。该团队报告说,其余模型中最受青睐的模型预测了在未来十年内应该在南极用升级的望远镜探测到(或排除)的原始引力波。该团队已经在升级 BICEP 系统,并预计在五年内再获得大约三倍的改进,足以对通胀模型设置严格的约束。