新普朗克数据挑战我们对宇宙的理解

作者:花虏蒇

<p>普朗克观测到的宇宙微波背景(CMB)的各向异性CMB是我们宇宙中最古老的光的快照,当宇宙只有38万年时,它印在天空上</p><p>它表现出与地区相对应的微小温度波动</p><p>密度略有不同,代表了所有未来结构的种子:今天的星和星系ESA,普朗克协作来自欧洲普朗克卫星的新数据挑战了我们对宇宙的理解,暗示宇宙可能在比我们可以直接观察到的更大的尺度上有所不同欧洲的普朗克卫星 - 英国航天局的旗舰任务 - 编制了有史以来宇宙微波背景(大爆炸的遗物辐射)的最详细地图</p><p>新地图改进了我们对宇宙的构成和演化的理解,并揭开了新功能可以挑战我们目前对其演变理解的基础图像是根据普朗克最初155个月的数据,这是我们宇宙中最古老的光线的第一张全天空图片,当它只有38万年时印在天空上这个宇宙微波背景(CMB)显示出微小的温度波动对应于在很早的时候密度略有不同的区域,代表了所有未来结构的种子:今天的恒星和星系总体而言,从普朗克的新地图中提取的信息以前所未有的精度提供了对宇宙学标准模型的极好确认,为我们对宇宙内容的认识设定新基准此图显示普朗克在天空中不同角度尺度下探测到的宇宙微波背景中的温度波动此曲线称为功率谱最大角度刻度,从角度开始在图的左侧示出了90度,而在t处示出了越来越小的刻度他是正确的为了比较,天空中满月的直径大约是半度</p><p>对应于各种角度尺度的多极矩在图的顶部表示</p><p>红点对应于用普朗克进行的测量;这些都显示有误差条,这些误差条可以解释测量误差以及由于天空中可以进行测量的点数有限而导致的不确定性估计</p><p>这种所谓的宇宙方差是不可避免的影响在较大的角度尺度上变得最显着图表中显示的绿色曲线代表了“宇宙学标准模型”的最佳拟合 - 目前是宇宙起源和演化最广泛接受的情景 - 对普朗克数据的淡绿色曲线周围的区域显示了最符合数据的标准模型的所有变化的预测虽然小和中等角度尺度的观测与模型预测非常吻合,但是在天空上的大角度尺度上检测到波动 - 90度和6度 - 比普朗克数据的标准模型的最佳拟合弱约10%</p><p>角度尺度大于六度,有一个数据点远远超出允许的模型范围这些宇宙微波背景模式中的异常可能会挑战宇宙学的基础,这表明宇宙学标准模型的某些方面可能需要重新思考ESA和普朗克合作英国航天局科学,技术和探索代理主任Chris Castelli博士说:“我们非常自豪能够在这个惊人的发现中发挥关键作用能够做出如此详细和准确的观察,普朗克正在帮助我们放置拼图的重要部分,可以让我们全面了解宇宙的演变,沿途重写教科书“”普朗克检测到的CMB温度波动再次证实了相对简单的图片由标准模型是对宇宙的一个非常好的描述,“英国剑桥大学的George Efstathiou解释了这些属性</p><p>地图的冷热区域提供有关宇宙组成和演化的信息构成恒星和星系的正常物质仅占宇宙质量/能量密度的49% 迄今为止仅通过其引力影响间接检测到的暗物质构成了268%,比先前的估计值多近五分之一相反,暗能量被认为是加速宇宙膨胀的神秘力量,略低于此前的预期,大约69%普朗克数据也为宇宙今天扩张的速度设定了一个新值,称为哈勃常数,为673 km / s / Mpc,这与该值有显着差异从相对较近的星系测量这个稍微缓慢的扩张意味着宇宙也比以前想象的要年轻一些,达到1380亿年</p><p>该分析也为“通货膨胀”理论提供了强有力的支持,这是一个非常短暂但至关重要的早期阶段</p><p>宇宙存在的一小部分除了解释整个宇宙的许多属性之外,这个初始扩展引起了CMB中的涟漪我们今天看到虽然不能直接观察到这个原始时代,但该理论预测了CMB地图上的一系列非常微妙的印记</p><p>以前的实验无法自信地发现这些微妙的印记,但普朗克地图的高分辨率证实了这个微小的印记</p><p>早期宇宙密度的变化与通过膨胀预测的那些相匹配当与最佳拟合观测到宇宙学的标准模型相比时,普朗克的高精度能力揭示了宇宙微波背景在大尺度上的波动并不像预期该图显示了一幅源自两者之间差异的地图,它代表了异常情况的样子</p><p>版权所有:ESA和普朗克协作“这些微小涟漪的大小是第一万亿分之一发生的关键</p><p>万亿分之一秒的普朗克给了我们惊人的新证据,表明它们是在这个令人难以置信的快速期间创造出来的“大爆炸之后”,“牛津大学的乔安娜·邓克利解释”但由于普朗克地图的精确度如此之高,它还揭示了一些奇特的无法解释的特征,可能需要理解新的物理学,其中最令人惊讶的发现是CMB在大尺度上的波动与标准模型预测的不一致这种异常增加了之前实验观察到的并且由普朗克证实,包括天空相对半球的平均温度不对称,以及感冒在一片比预期大得多的天空中延伸的斑点解释异常的一种方法是提出宇宙实际上在所有方向上的大小都不同于我们可以观察到的大范围在这种情况下,光线来自CMB的人可能采取了比先前所理解的更复杂的通过宇宙的路线,导致今天观察到的一些不寻常的模式“我们的终极g oal将构建一个预测异常并将它们联系在一起的新模型但这些是早期的;到目前为止,我们不知道这是否可能以及可能需要什么类型的新物理学这是令人兴奋的,“Efstathiou教授科学与技术设施委员会(STFC)首席执行官John Womersley教授说,”普朗克我们给了我们一幅关于宇宙中最早时刻的惊人画面</p><p>这些结果是英国科学家和STFC支持的工程师多年工作的高潮</p><p>这种项目有时看起来很昂贵,但科学和技术的回报不仅仅是合理的我们所做的投资“更多信息:有关科学成果的更多信息可在此处获得一系列描述新结果的科学论文已提交至天文学和天体物理学期刊</p><p>此处可以访问预印本背景信息这个版本 - 宇宙微波背景和宇宙中结构形成的历史 - 可以在这里找到2013年3月21日欧洲航天局在巴黎总部举办的媒体简报会上介绍了来自普朗克的新数据以及基于这些数据的宇宙学结果</p><p>这里有一份简报的回复在2013年3月21日14:00-15:45 CET的科学简报中讨论了进一步的结果来源:Kavli宇宙学研究所图片:ESA,....