最新探測(cè)顯示宇宙年齡更古老：約138億歲

晨風(fēng)

據(jù)美國(guó)宇航局官方網(wǎng)站報(bào)道，普朗克空間望遠(yuǎn)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(jìn)一步改進(jìn)了我們對(duì)宇宙年齡、組成及起源的認(rèn)識(shí)。

普朗克空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目由歐洲空間局（ESA）實(shí)施，美國(guó)宇航局對(duì)這一項(xiàng)目提供了技術(shù)支持。來(lái)自歐洲、美國(guó)和加拿大的科學(xué)家們共同組成科學(xué)組對(duì)普朗克項(xiàng)目的數(shù)據(jù)進(jìn)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?cè)仍O(shè)想的更慢，而其年齡則比原先的計(jì)算結(jié)果更古老，達(dá)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(rèn)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(wú)法被觀(guān)測(cè)到，只能依靠對(duì)其引力作用的探測(cè)來(lái)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(duì)于這兩種現(xiàn)象的本質(zhì)仍舊一無(wú)所知。

喬伊·塞奇拉（Joan Centrella）是普朗克項(xiàng)目科學(xué)組成員，來(lái)自美國(guó)宇航局總部。他說(shuō)：“全世界的天文學(xué)家們一直以來(lái)都翹首以盼，希望獲得這份宇宙地圖。這些測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)于多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的研究工作以及未來(lái)的空間探測(cè)都至關(guān)重要。對(duì)于能在這樣一個(gè)歷史性的項(xiàng)目中與歐洲空間局開(kāi)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(lái)自宇宙最早期的古老光線(xiàn)，它們?cè)诖┰綌?shù)十億年時(shí)空之后被我們觀(guān)測(cè)到。此次公布的分析結(jié)果是根據(jù)普朗克空間望遠(yuǎn)鏡在其最初的15.5個(gè)月中獲得的探測(cè)數(shù)據(jù)制作的。其觀(guān)測(cè)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(xì)小不均勻性可能正是后來(lái)形成我們今天所見(jiàn)星系以及星系團(tuán)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(xiàng)目的美方科學(xué)家，來(lái)自噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。他說(shuō)：“當(dāng)這些古老的光線(xiàn)穿越廣袤空間抵達(dá)我們這里，一路上空間中的物質(zhì)都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。普朗克空間望遠(yuǎn)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(jì)出了一個(gè)可以用來(lái)描述整個(gè)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(biāo)準(zhǔn)模型”。而此次普朗克空間望遠(yuǎn)鏡獲得的數(shù)據(jù)將幫助改進(jìn)和完善這一模型的精度。與此同時(shí)，科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)了一些有趣的、似乎不符合目前標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)期的新現(xiàn)象。舉例來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)模型認(rèn)為宇宙應(yīng)當(dāng)是各向同性的，但是探測(cè)結(jié)果顯示天空的兩個(gè)方向上的光的模式存在差異性。

詹尼·圖波爾（Jan Tauber）是一位來(lái)自荷蘭的歐洲空間局普朗克項(xiàng)目科學(xué)家。他說(shuō)：“一方面，我們擁有一個(gè)與現(xiàn)有觀(guān)測(cè)結(jié)果吻合度非常好的模型；但在另一方面我們也觀(guān)測(cè)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(chǎng)新旅程的開(kāi)端，我們希望借助我們對(duì)普朗克項(xiàng)目數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析將會(huì)最終揭開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)?！?/p>

此次普朗克探測(cè)器的數(shù)據(jù)分析結(jié)果也對(duì)暴漲理論進(jìn)行了驗(yàn)證。暴漲理論認(rèn)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(yuǎn)比眨一次眼更短得多的時(shí)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(jī)分布的，這顯示隨機(jī)過(guò)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(duì)顯得簡(jiǎn)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?cè)谟钪娉跎畷r(shí)極小尺度上宇宙中發(fā)生了什么?！?/p>

普朗克空間望遠(yuǎn)鏡于2009年發(fā)射升空，在那之后便一直在對(duì)整個(gè)天空進(jìn)行巡視觀(guān)測(cè)，測(cè)量宇宙微波背景輻射，這被認(rèn)為是宇宙誕生時(shí)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(wàn)年左右時(shí)的情景。在這一時(shí)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(gè)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(xì)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(cè)器獲得的宇宙地圖上表現(xiàn)為一些“斑點(diǎn)”，這正是宇宙中物質(zhì)生長(zhǎng)的“種子”，并最終形成恒星和星系。在此之前，科學(xué)家們通過(guò)氣球和衛(wèi)星搭載的設(shè)備已經(jīng)開(kāi)展了大量的有關(guān)研究，其中包括美國(guó)宇航局的威爾金森各向異性探測(cè)器（WMAP）以及宇宙背景探測(cè)器（COBE），這些項(xiàng)目的研究成果榮獲了2006年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

普朗克探測(cè)器是這些探測(cè)項(xiàng)目的后繼者，其探測(cè)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?duì)査够↘rzysztof Gorski）是來(lái)自噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的普朗克項(xiàng)目科學(xué)家，他表示：“普朗克望遠(yuǎn)鏡就像是宇宙微波背景研究領(lǐng)域的法拉利。你不斷改進(jìn)技術(shù)以便獲得更精確的測(cè)量結(jié)果。對(duì)于一輛好車(chē)來(lái)說(shuō)，這可能意味著更快的速度和獲得更多的賽車(chē)比賽冠軍。但是對(duì)于普朗克望遠(yuǎn)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(duì)于宇宙本質(zhì)與歷史的認(rèn)識(shí)?！?/p>

根據(jù)此次普朗克空間望遠(yuǎn)鏡的測(cè)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(wàn)秒差距，這是一個(gè)距離單位，大約相當(dāng)于300萬(wàn)光年。這一數(shù)據(jù)比原先由美國(guó)宇航局斯皮策和哈勃等空間望遠(yuǎn)鏡采用不同技術(shù)測(cè)出的數(shù)據(jù)要稍小一些。最新測(cè)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(jì)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(jì)值是71.4%；相應(yīng)地，宇宙中正常物質(zhì)的占比由原先認(rèn)為的大約4.6%上升到了大約4.9%。預(yù)計(jì)根據(jù)更多數(shù)據(jù)給出的進(jìn)一步分析結(jié)果將于2014年發(fā)布。