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南极望远镜发布了遥远宇宙中最清晰的物质地图
宇宙中最早的光，即宇宙微波背景光，自 140 亿年前宇宙诞生以来就一直在传播。来自 30 个机构的一组科学家发布了迄今为止最清晰、最清晰的宇宙质量地图，该地图是通过测量这种古老的光而绘制的。[…]后南极望远镜发布了迄今为止最清晰的遥远宇宙物质地图，该地图首先出现在 Knowridge 科学报告上。
来源:Knowridge科学报告宇宙中最早的光，即宇宙微波背景光，自 140 亿年前宇宙诞生以来就一直在传播。
来自 30 个机构的一组科学家发布了有史以来最清晰、最清晰的宇宙质量地图，该地图是通过测量这种古老的光在传播时如何弯曲而绘制的。
数据来自南极望远镜，它利用南极洲异常晴朗的天空来记录宇宙微波背景。
该望远镜主要由美国国家科学基金会和美国能源部资助，并由芝加哥大学牵头合作运营，位于美国国家科学基金会阿蒙森-斯科特南极站。
“这是迄今为止我们拥有的最深的宇宙地图，就像在背景噪声曝光非常低的情况下拍摄照片一样，”芝加哥大学研究科学家、该论文的主要作者 Yuuki Omori 说道，该论文于 9 月 1 日在 arXiv 上发布。
研究结果为宇宙学中持续存在的问题（例如宇宙的结构及其演化方式）提供了新的视角。
“能够看到宇宙中的所有质量是多么令人惊奇的事情，”芝加哥大学天文学和天体物理学苏布拉马尼亚·钱德拉塞卡杰出服务教授兼南极望远镜项目主任约翰·卡尔斯特罗姆 (John Carlstrom) 说。 “我们正在进入这些仪器所承诺的宇宙学新时代。”
测试开放式问题
宇宙微波背景，有时被称为“大爆炸的余辉”，自诞生以来一直在宇宙中传播。它可以告诉科学家关于宇宙的开始，但它也可以告诉我们后来的时代，这要归功于重力的快乐怪癖。
宇宙微波背景光稳定传播，除非它被星系或星系团的巨大引力轻微弯曲。
通过仔细记录这种被称为引力透镜效应的效应，科学家们可以重建我们与光发射位置之间所有物质的地图。
“这就像制图——我们正在绘制宇宙的真实地图，”大森说。
根据南极望远镜数据制作的最新质量图是迄今为止对宇宙微波背景引力透镜最敏感的测量，并且可以对开放宇宙学问题进行许多测试。
关键测量值之一是宇宙的“块状”程度，即物质在何处以及如何聚集在一起。这告诉科学家宇宙是如何随着时间的推移而增长的，并为了解宇宙历史中相对神秘的中年打开了一扇窗户。
“科学家想要讲述一个连贯的故事，可以解释宇宙的一切，”大森说。 “我们有一个关于宇宙起源的很好的故事，也有一个关于今天的很好的故事，但关于中年的故事却很少。”
那些年也不是一帆风顺的。那时恒星和星系开始真正形成，当今宇宙的大部分结构都可以追溯到那里。
与暗能量勘测的数据相结合，新的南极望远镜结果在缩小宇宙结构随时间形成的范围方面是最好的。
加州理工学院助理教授、该研究的合著者 Wai Ling Kimmy Wu 表示：“这为我们了解宇宙更年轻的状态提供了一个窗口，我们几乎没有其他方法可以看到这一点。”
宇宙中的所有质量
新数据也是南极望远镜朝着两大目标迈出的一步。
科学家还可以将这张图与宇宙微波背景的其他测量结果进行比较，以防某些未知因素导致实验出现错误。新数据与普朗克卫星和阿塔卡马宇宙学望远镜等其他微波背景实验非常吻合，这增强了科学家对结果的信心。
这些数据还可以与称为重子声振荡的不同测量进行比较，该测量可用于测量宇宙随时间的膨胀；这种比较可以帮助找到我们当前最好的宇宙模型中的潜在漏洞。
首先，科学家们希望宇宙微波背景数据有一天能够揭示有关中微子的新见解，中微子是一种基本但神秘的粒子，一直穿过我们，但几乎从未接触过我们。
“通过称量宇宙中的所有质量并研究其结构，我们可以探测中微子对结构生长的影响，”吴说。 “这是一种独特的中微子探测器，甚至可以为我们提供一种非常精确地测量中微子质量的方法。”
其次，研究结果也朝着一个雄心勃勃的里程碑迈进：能够探测到大爆炸本身产生的引力涟漪。
这些涟漪被称为“原始引力波”，可以追溯到宇宙存在的第一纳秒，它们可以提供宇宙膨胀的第一个具体实验测量。他们或许还可以为物理学中一个长期存在的难题指明道路：使万有引力定律与量子力学定律相协调。
为了找到这些波，南极望远镜的数据将用于清理 BICEP 实验的数据，该实验也由美国国家科学基金会资助，位于南极。
“本质上，我们的地图可以用来减少他们看到的噪音并定位真实信号，”大森说。
此次合作正在分析南极望远镜 3G 项目六年来的大量数据，这将在两个方面取得进展。
“任何宇宙大统一理论都必须预测这个信号是什么样子，”南极望远镜副主任、芝加哥大学研究教授汤姆·克劳福德说。 “我们的下一次升级将更加强大，因此我们将有更好的机会检测到这个信号。这是一个激动人心的时刻。”
由 Louise Lerner/芝加哥大学撰写。