在英国曼彻斯特大学班克天文台的科学家帮助下,欧洲航天局制造了精密的普朗克太空望远镜,科学团队绘制了一幅详实、细致的宇宙早期的图谱,它是描绘在宇宙大爆炸后遗存的背景辐射图谱中迄今最详细的一幅,目前的物理学不能解释从图谱中反映出的异常现象。欧洲宇航局近日发布了以观测数据为基础绘制的早期“宇宙地图”,它提供了能够支持宇宙学标准模型的最好数据,新的数据分析将宇宙年龄定为138、2亿年,该图谱能够帮助科学家去改进和完善有关宇宙构成和演化的知识。
(图片为目前最好的宇宙地图,它显示了宇宙最古老的光线,这种光线来自于宇宙开始诞生的时期,它被称之为宇宙微波背景辐射,图片中的颜色显示了微小的温度变化。)普朗克卫星望远镜承载了英国航天局的“旗舰使命”,没有辜负科学家的殷切期待,他们通过观测获得了迄今最为精确的宇宙物质成分的数据。我们在周围的世界能够看到和感觉到普通物质的存在,它们仅占到宇宙总体物质和能量密度的4、9%,暗物质占到宇宙总体物质和能量密度的26、8%,暗物质的含量比过去的估计高出了大约五分之一。
曼彻斯特大学普朗克项目的科学家理查德·戴维斯担任科学团队的主管,他们负责背景观测和数据分析工作,戴维斯对“普朗克地图”赞美有加,从这份地图提取的数据能够证实宇宙标准模型的正确性,图谱的精确性达到了前所未有的程度,从而树立了人类对宇宙成分认知的新标杆。“普朗克地图”达到如此高的精确性,以至于科学家从图谱中发现了异常数据的现象,他们需要对未有解释的现象进行研究,其中之一的异常现象表现为宇宙微波背景辐射的数据涨落,,辐射数据的涨落在宇宙大尺度背景上不符合标准模型理论的预测,图谱中出现了一种非对称现象:在地球南北半球方向相反的太空有一种非对称性的平均温度分布。
以普朗克望远镜的数据为基础,科学家绘制了第一份全空域的宇宙图谱,他们用了15个多月的时间,采集了全空域的观测数据,图谱记录了宇宙在38万年的年龄发出的古老光线,印刻在宇宙太空背景的古老光线转变为宇宙微波背景(CMB)的存在方式。普朗克望远镜的观测数据显示了太空温度的微小涨落,这说明了在宇宙诞生之后的早期,太空背景区域有微小的密度变化,这种密度微小涨落的现象象征了宇宙成长的“种子”,它预示了我们今天看到的宇宙结构,恒星和星系就像从“种子”中生长出来的“参天大树”。
有一种理论解释了在我们的宇宙空间存在的异常现象,这种异常可以在普朗克图谱找到线索,发源于CMB的光线选择了穿越背景时空的复杂路径,我们一直认为,在大的星系尺度上,宇宙空间在所有方向上是一致、对称、均匀的,这种理解没有绝对的正确性。普朗克卫星的观测结果显示出了不同寻常的现象,位于英国焦德雷尔班克的曼彻斯特大学天体物理学中心的教授理查德·巴蒂认为,普朗克卫星提供了大量信息,科学团队以此了解早期宇宙的性质和未来的演化过程,宽泛而精确的数据符合标准宇宙学标准模型的描述,标准模型在过去的20多年一直是科学家理解宇宙演变进程的基础,现在有了令人遐想和兴奋的大数据库,这些数据显示了人们对宇宙的理解存在漏洞,过去在宇宙学研究中迷失了一些关键线索
英国航天局的科技和探索部主任克里斯·卡斯特认为科学家需要共同努力,寻求一种对这种有趣的异常现象的解决方案。普朗克太空望远镜的强大功能让科学家“如虎添翼”,他们有能力来绘制一幅精美而完整的早期宇宙图谱,从小的拼图到大的版图,从局部的画面到整体的图谱,一部“宇宙进化论”的教科书完整地展现在人们的眼前。剑桥大学的科学家乔治·埃弗斯塔修高度评价了普朗克宇宙图谱的成果,“由普朗克卫星测定的CMB温度涨落再次证实了标准模型对宇宙令人震撼的正确描述,我们不能不承认,一幅相对简单的图谱对应了相对简单的宇宙模型。”
(编译:2013-3-25)
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