新地图展示了宇宙中最古老的光

宇宙大爆炸的余辉在它诞生时令人眼花缭乱，远在万古之前，人类还无法看到它。如今，它包围着我们，让整个宇宙充满冰冷、微弱的光芒。这种背景辐射温度的微小波动让我们得以一窥宇宙的起源。它们揭示了最终成长为我们今天所知的宇宙的种子。今天公布的这幅古老光线的新地图重新分配了我们宇宙的成分，这将改写无数的宇宙学方程。

宇宙比科学家们想象的要古老 1 亿年，起源于 138 亿年前。根据新研究结果，宇宙中的暗物质比最初想象的要多一点，暗能量比最初想象的要少一点，正常物质比最初想象的要多一点。以下是统计数字：

这些数字来自普朗克太空望远镜首次全天观测的结果，该望远镜正在观测辐射。它被称为宇宙微波背景。除了一些微小的斑点外，微波背景在整个天空中非常一致。这些是声波的回声，由宇宙诞生后几纳秒内物质中的量子涨落引发。这些涨落以色块的形式出现在普朗克地图上，是我们今天拥有的所有星系、恒星和行星的种子。

“这些变化告诉我们大爆炸后仅仅 10 纳秒内发生的事情，而那时，在比我说这句话所花的时间少万亿倍的时间里，宇宙膨胀了 100 万亿亿倍，”美国宇航局喷气推进实验室的美国普朗克项目科学家查尔斯·劳伦斯解释说。“这告诉我们宇宙中的一切。”

普朗克科学家还将望远镜的发现转化为我们能听到的频率。这种音调代表了穿越早期宇宙的原始声波，后来被普朗克“听到”。

“大爆炸后仅 10 纳秒，在比我说这句话所用时间少万亿倍的时间内，宇宙膨胀了 100 万亿万亿倍。”像它的前辈一样，普朗克观测到了这些宇宙声斑的一些奇怪之处。宇宙学理论认为，天空在任何地方都是一样的，假设宇宙以相同的速度和力量向各个方向膨胀。但光模式并不对称，这意味着宇宙的温度实际上并不相同。中间有一个很大的冷点，隐约像大陆之间的大西洋，比预期的要大。为什么？科学家们还不知道，他们可能需要一些新的物理学来解释它。

“我们的最终目标是构建一个能够预测异常并将它们联系起来的新模型。但现在还为时过早；到目前为止，我们还不知道这是否可行，也不知道可能需要哪种新物理学，”普朗克团队成员、剑桥大学的乔治·埃夫斯塔西乌 (George Efstathiou) 在一份声明中表示。“这很令人兴奋。”

喷气推进实验室的普朗克科学家克日什托夫·戈尔斯基指出，早期的 CMB 测量注意到了这种不对称现象的一些迹象，但由于各种原因，它基本上被忽略了。

“普朗克望远镜现在已经证实了这一特征的真实性，对此的怀疑正在逐渐消退，”他说。“也许我们可以说，我们的宇宙给我们带来了意想不到的惊喜，它总是能让我们感到惊讶。”

除了完善宇宙的构成，普朗克数据还检验了一些描述宇宙膨胀的理论，即劳伦斯提到的剧烈膨胀。新地图表明，随机过程在量子尺度上发挥作用，这很有趣，因为它让宇宙学家排除了一些涉及“操纵”或有组织的宇宙的真正复杂的膨胀理论。普朗克表明，早期宇宙的操纵性比几种膨胀理论所暗示的要低得多。如果没有普朗克的超灵敏度，这一点很难弄清楚。

“我们善于识别条纹，因为条纹可能会跳出丛林，把我们吃掉。但我们不太善于识别随机性，因为随机性不会把我们吃掉，”劳伦斯说。“我们必须学会如何研究随机性。”

普朗克望远镜于 2009 年发射，以量子理论的提出者德国物理学家马克斯·普朗克的名字命名。它是著名的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的后继者，后者几年前绘制了有史以来第一张宇宙微波背景图。科学家表示，普朗克望远镜的灵敏度要高得多。

“这就像我们从标准电视机升级到了高清电视机。新的、重要的细节变得一清二楚，”美国宇航局天体物理学主任保罗·赫兹说，美国宇航局是欧洲航天局普朗克项目的合作伙伴。

普朗克望远镜目前仍在扫描天空，其完整结果将于明年发布。