1197
需用时 02:23
“北极熊”望远镜发现B模式极化

“北极熊”望远镜,位于智利的阿塔卡马沙漠。图片来源:simonsfoundation.org

宇宙学家已经对宇宙微波背景辐射中的极化现象,进行了迄今为止最灵敏和最精确的测量。

70多位科学家构成的一个研究团队,利用一台架设在智利阿塔卡马沙漠上、专为捕捉宇宙中最古老光线而设计的望远镜,做到了这一点。他们将自己的初步结果发表在了10月20日出版的《天体物理学报》(Astrophysical Journal)上。

“这确实是一个重要的里程碑,”论文通迅作者卡姆·阿诺德(Kam Arnold)在美国加利福尼亚大学圣迭戈分校官网发布的一篇新闻稿中说,“我们进入了一个更强大、更精确的宇宙学新时代。”阿诺德是该校天体物理及空间科学研究中心的研究科学家,已经为这台望远镜工作了10年。

“北极熊”望远镜(POLARBEAR)测量的是来自宇宙大爆炸本身的残留辐射,随着宇宙的膨胀,这种辐射的波长已经被拉伸到了微波波段。这种宇宙微波背景(CMB)成为了一种无处不在、照耀着宇宙大尺度结构的背景光源,其中携带着关于宇宙演变历史的印记。

阿诺德等人开发出了一些灵敏的设备,被称为辐射热测量计(bolometer),用来观测这种光线。这些辐射热测量计排布在望远镜中,记录着来自天空中多个区域的入射光线里电场所指的方向。

阿诺德在新闻稿中解释说,“这张地图标明了光线里的电场所指的所有这些小方向。”

“北极熊”望远镜测绘这些小方向的角分辨率达到了大约3角分,只有天空中满月视直径的1/10。

“北极熊”望远镜观测到的宇宙微波背景中的极化。图片来源:“北极熊”望远镜团队

这个团队在宇宙微波背景的极化中发现了被称为“B模式”的明显的扭曲图案。这些印迹表明,宇宙中的这种背景光线,已经在传播过程中被沿途经过的物质结构扭曲了。这些物质包括神秘的暗物质,以及出了名难以捉摸的中微子。

这份初步报告只公布了首个观测季的结果,绘制出了3小片天区的B模式图案。

我们银河系内的尘埃也会发出极化辐射,与CMB类似,已经对其他观测产生了影响。不过阿诺德在新闻稿中说,“北极熊”望远镜观测的这几块天区相当干净。由银河系尘埃导致的CMB极化变化发生在更大的尺度上,不会对这项研究中绘制的更为精细的B模式极化图案造成显著的影响。“我们确信,这些B模式极化源自宇宙学尺度,而非源自银河。”

这项观测还在持续,最终其他望远镜也会加入进来,构成西蒙斯望远镜阵(Simons Array),提供更多的观测数据。他们齐心协力,将绘制更大片天空的极化地图,让科学家有机会从中做出基础性的发现。

宇宙微波背景中的B模式极化,果壳网的读者想必并不陌生。就在今年上半年,BICEP2团队宣布,他们在CMB中率先找到了B模式极化,当时认为这可能是宇宙暴胀时期产生的原初引力波留下的印迹。研究团队成员哈佛苏萌还专门为果壳网撰文介绍他们的这一进展(详见:我们看到了宇宙诞生的最初瞬间)。不过,后续有研究指出,BICEP2团队观测到的B模式极化,也有可能是银河系内的尘埃所产生的干扰信号(详见:原初引力波,还是银河系尘埃?)。

对于此次“北极熊”望远镜宣布发现CMB中的B模式极化,果壳网专门联系了哈佛苏萌。他对果壳网解释说,由于观测的尺度不同,“北极熊”观测到的B模式极化所涉及的物理过程,主要是CMB在传播到我们的途中所经历的引力透镜效应,与他们想要探测的暴胀时期的原初引力波没有关系。

哈佛苏萌表示,他们正与普朗克探测器的研究团队合作,以确定BICEP2观测到的结果有多少来自于银河系的尘埃,又有多少可能来源于原初引力波。(编辑:Steed

The End

发布于2014-10-22, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

举报这篇文章

Steed

专业级业余天文爱好者

pic