晨風(fēng)

據(jù)美國宇航局官方網(wǎng)站報道，普朗克空間望遠鏡近日發(fā)布了其最新數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，繪制出了迄今最精確的宇宙圖景，進一步改進了我們對宇宙年齡、組成及起源的認識。

普朗克空間望遠鏡項目由歐洲空間局（ESA）實施，美國宇航局對這一項目提供了技術(shù)支持。來自歐洲、美國和加拿大的科學(xué)家們共同組成科學(xué)組對普朗克項目的數(shù)據(jù)進行了分析。

根據(jù)此次最新的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，宇宙的膨脹速度要比科學(xué)家們原先設(shè)想的更慢，而其年齡則比原先的計算結(jié)果更古老，達到138億年，這比此前的137億年提前了大約1億年。數(shù)據(jù)分析結(jié)果還顯示宇宙中的暗能量比原先認為的更少，但是暗物質(zhì)的量則更高一些。暗物質(zhì)是一種無法被觀測到，只能依靠對其引力作用的探測來獲知其存在的神秘物質(zhì)，而暗能量則更加詭異，它正試圖撕裂宇宙。到目前為止，物理學(xué)家們對于這兩種現(xiàn)象的本質(zhì)仍舊一無所知。

喬伊·塞奇拉（Joan Centrella）是普朗克項目科學(xué)組成員，來自美國宇航局總部。他說：“全世界的天文學(xué)家們一直以來都翹首以盼，希望獲得這份宇宙地圖。這些測量數(shù)據(jù)對于多個科學(xué)領(lǐng)域的研究工作以及未來的空間探測都至關(guān)重要。對于能在這樣一個歷史性的項目中與歐洲空間局開展合作，我們感到非常榮幸?！?/p>

我們的宇宙中充斥著宇宙微波背景輻射（CMB），這是來自宇宙最早期的古老光線，它們在穿越數(shù)十億年時空之后被我們觀測到。此次公布的分析結(jié)果是根據(jù)普朗克空間望遠鏡在其最初的15.5個月中獲得的探測數(shù)據(jù)制作的。其觀測結(jié)果發(fā)現(xiàn)在宇宙微波背景輻射中存在輕微的震蕩現(xiàn)象。這些早期的細小不均勻性可能正是后來形成我們今天所見星系以及星系團結(jié)構(gòu)的早期雛形。

查爾斯·勞倫斯（Charles Lawrence）也是一位參與普朗克項目的美方科學(xué)家，來自噴氣推進實驗室。他說：“當這些古老的光線穿越廣袤空間抵達我們這里，一路上空間中的物質(zhì)都會對其產(chǎn)生影響。普朗克空間望遠鏡不僅可以揭示最早期宇宙的景象，還有其中包含的物質(zhì)，包括遍布宇宙的暗物質(zhì)?！?/p>

科學(xué)家們此前已經(jīng)設(shè)計出了一個可以用來描述整個宇宙年齡、組成和其他基本參數(shù)的模型，即所謂“宇宙學(xué)標準模型”。而此次普朗克空間望遠鏡獲得的數(shù)據(jù)將幫助改進和完善這一模型的精度。與此同時，科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)了一些有趣的、似乎不符合目前標準模型預(yù)期的新現(xiàn)象。舉例來說，標準模型認為宇宙應(yīng)當是各向同性的，但是探測結(jié)果顯示天空的兩個方向上的光的模式存在差異性。

詹尼·圖波爾（Jan Tauber）是一位來自荷蘭的歐洲空間局普朗克項目科學(xué)家。他說：“一方面，我們擁有一個與現(xiàn)有觀測結(jié)果吻合度非常好的模型；但在另一方面我們也觀測到了一些奇特的出乎意料的新現(xiàn)象，這促使我們回頭去重新思考一些最基本的假設(shè)。這是一場新旅程的開端，我們希望借助我們對普朗克項目數(shù)據(jù)的進一步分析將會最終揭開這個謎團?！?/p>

此次普朗克探測器的數(shù)據(jù)分析結(jié)果也對暴漲理論進行了驗證。暴漲理論認為宇宙在其誕生之后曾經(jīng)經(jīng)歷一次集聚的膨脹期。在遠比眨一次眼更短得多的時間內(nèi)，宇宙的體積膨脹了至少10的78次方。根據(jù)此次最新的分析結(jié)果，物質(zhì)似乎是在宇宙中隨機分布的，這顯示隨機過程可能在極早期宇宙量子層面上發(fā)揮了作用。這一結(jié)果讓科學(xué)家們得以排除很多復(fù)雜的暴漲理論，留下那些相對顯得簡單的理論作為備選。勞倫斯表示：“在天空中大片區(qū)域中隱藏的結(jié)構(gòu)能告訴我們在宇宙初生之時極小尺度上宇宙中發(fā)生了什么?！?/p>

普朗克空間望遠鏡于2009年發(fā)射升空，在那之后便一直在對整個天空進行巡視觀測，測量宇宙微波背景輻射，這被認為是宇宙誕生時大爆炸留下的余暉。這一余暉讓科學(xué)家們得以一窺宇宙在大爆炸之后大約37萬年左右時的情景。在這一時期之前宇宙中已經(jīng)有了光，但它們都被困在高溫等離子體“迷霧”之中，隨著宇宙膨脹降溫，光子第一次被解放——宇宙變得“透明”了。

宇宙微波背景輻射在整個天空中基本呈現(xiàn)各向同性，然而仍然存在一些微小的差異。這些細微差異是由宇宙誕生之初的量子漲落引發(fā)的差異性的遺跡。這些遺跡在普朗克探測器獲得的宇宙地圖上表現(xiàn)為一些“斑點”，這正是宇宙中物質(zhì)生長的“種子”，并最終形成恒星和星系。在此之前，科學(xué)家們通過氣球和衛(wèi)星搭載的設(shè)備已經(jīng)開展了大量的有關(guān)研究，其中包括美國宇航局的威爾金森各向異性探測器（WMAP）以及宇宙背景探測器（COBE），這些項目的研究成果榮獲了2006年的諾貝爾物理學(xué)獎。

普朗克探測器是這些探測項目的后繼者，其探測范圍覆蓋了更廣的光譜波段，擁有更高的靈敏度和分辨率?？ㄆ澩蟹颉じ隊査够↘rzysztof Gorski）是來自噴氣推進實驗室的普朗克項目科學(xué)家，他表示：“普朗克望遠鏡就像是宇宙微波背景研究領(lǐng)域的法拉利。你不斷改進技術(shù)以便獲得更精確的測量結(jié)果。對于一輛好車來說，這可能意味著更快的速度和獲得更多的賽車比賽冠軍。但是對于普朗克望遠鏡而言，它所提供的是天文學(xué)家們渴求的寶藏，它加深了我們對于宇宙本質(zhì)與歷史的認識?！?/p>

根據(jù)此次普朗克空間望遠鏡的測量結(jié)果，描述宇宙膨脹速率的哈勃常數(shù)是67.15±1.2km/s/Mpc，此處“Mpc”即百萬秒差距，這是一個距離單位，大約相當于300萬光年。這一數(shù)據(jù)比原先由美國宇航局斯皮策和哈勃等空間望遠鏡采用不同技術(shù)測出的數(shù)據(jù)要稍小一些。最新測量結(jié)果還顯示宇宙中暗物質(zhì)的占比約為26.8%，而原先的估計值是24%；最新結(jié)果顯示宇宙中暗能量的占比約為68.3%，而原先的估計值是71.4%；相應(yīng)地，宇宙中正常物質(zhì)的占比由原先認為的大約4.6%上升到了大約4.9%。預(yù)計根據(jù)更多數(shù)據(jù)給出的進一步分析結(jié)果將于2014年發(fā)布。