新圖像來自阿塔卡馬宇宙學望遠鏡(ACT) 揭示宇宙大約 380,000 歲時的情況。
來自阿塔卡馬宇宙學望遠鏡的 CMB 輻射圖像；橙色和藍色代表或多或少強烈的輻射。圖片來源：ACT 合作。
所謂的新ACT圖片宇宙微波背景(CMB) 為這些添加更高的清晰度十多年前，歐空局的普朗克太空望遠鏡拍攝到了這一數據。
普林斯頓大學教授兼 ACT 主任蘇珊娜·斯塔格斯 (Suzanne Staggs) 表示：“我們正在看到製造最早恆星和星系的第一步。”
“我們不僅能看到光明和黑暗，還能以高分辨率看到光的偏振。這是區分 ACT 與普朗克和其他早期望遠鏡的決定性因素。”
“ACT 的分辨率是普朗克的五倍，並且靈敏度更高，”奧斯陸大學研究員 Sigurd Naess 博士說。
“這意味著微弱的偏振信號現在可以直接看到。”
偏振圖像揭示了宇宙嬰儿期氫和氦氣的詳細運動。
“以前，我們必須看到物體在哪裡，現在我們還可以看到它們是如何移動的，”斯塔格斯教授說。
“就像利用潮汐來推斷月球的存在一樣，光偏振跟踪的運動告訴我們太空不同部分的引力有多強。”
“新結果證實了一個簡單的宇宙模型，並排除了大多數競爭性替代方案。”
在大爆炸後的最初幾十萬年裡，充滿宇宙的原始等離子體非常熱，以至於光無法自由傳播，使得宇宙實際上是不透明的。
宇宙微波背景代表了我們可以看到的宇宙歷史的第一個階段——實際上是宇宙的嬰兒圖。
新的 ACT 圖像非常清晰地展示了充滿年輕宇宙的氣體的密度和速度的非常非常微妙的變化。
“還有其他當代望遠鏡以低噪聲測量偏振，但沒有一個像 ACT 那樣覆蓋如此多的天空，”納斯博士說。
“在光強度下看起來像朦朧雲的東西是氫和氦海洋中密度較大或較小的區域——綿延數百萬光年的丘陵和山谷。”
“在接下來的數百萬到數十億年裡，引力將較密集的氣體區域向內拉，形成恆星和星系。”
這些新生宇宙的詳細圖像正在幫助科學家回答有關宇宙起源的長期問題。
ACT 分析負責人、普林斯頓大學教授喬·鄧克利 (Jo Dunkley) 表示：“通過回顧當時的情況，當時的情況要簡單得多，我們可以拼湊出我們的宇宙如何演化為我們今天所處的豐富而復雜的地方的故事。”
卡迪夫大學教授埃爾米尼亞·卡拉布雷斯 (Erminia Calabrese) 補充道：“我們更精確地測量到，可觀測的宇宙從我們的各個方向延伸了近 500 億光年，其質量相當於 1,900 個‘澤塔太陽’，即近 2 萬億個太陽。”
“在這 1,900 個 zetta 太陽中，正常物質的質量——我們可以看到和測量的物質——只佔 100 個。”
“另外 500 個澤塔太陽質量是神秘的暗物質，相當於 1,300 個澤塔太陽質量的是真空中占主導地位的真空能量（也稱為暗能量）。”
微小的中微子粒子最多構成四個澤塔太陽的質量。在正常物質中，四分之三的質量是氫，四分之一是氦。
“宇宙中幾乎所有的氦氣都是在宇宙時間的前三分鐘內產生的，”巴黎薩克雷大學和法國國家科學研究中心的研究員蒂博·路易斯博士說。
“我們對其豐度的新測量與理論模型和星系觀測結果非常吻合。”
“構成我們人類的元素——主要是碳，還有氧、氮、鐵，甚至還有微量的金——是後來在恆星中形成的，只是這宇宙大鍋中的一小部分。”
ACT 的新測量還完善了對宇宙年齡及其當今增長速度的估計。
早期宇宙中物質的流入向太空發出聲波，就像池塘上一圈圈的漣漪一樣。
賓夕法尼亞大學教授、ACT 副主任馬克·德夫林 (Mark Devlin) 表示：“一個年輕的宇宙必須更快地膨脹才能達到目前的大小，而我們測量的圖像似乎是從更近的地方到達我們的。”
“在這種情況下，圖像中明顯的波紋範圍會更大，就像把尺子靠近你的臉看起來比把尺子放在一臂遠的地方看起來更大一樣。”
“新數據證實宇宙的年齡為138億年，不確定性僅為0.1%。”
近年來，宇宙學家對哈勃常數（當今空間膨脹的速度）存在分歧。
來自宇宙微波背景（CMB）的測量結果一致顯示，膨脹速率為每兆秒差距每秒 67 至 68 公里，而來自附近星系運動的測量結果表明，哈勃常數高達每秒每兆秒差距 73 至 74 公里。
ACT 團隊利用新發布的數據，以更高的精度測量了哈勃常數。
他們的測量結果與之前 CMB 得出的估計值相符。
馬克斯·普朗克天體物理研究所研究員 Adriaan Duivenvoorden 博士說：“我們對天空進行了這種全新的測量，對宇宙學模型進行了獨立檢查，我們的結果表明它是成立的。”
這項工作的一個主要目標是研究可以解釋這種分歧的宇宙替代模型。
哥倫比亞大學研究員科林·希爾博士說：“我們想看看是否能找到一個與我們的數據相匹配並預測更快的膨脹率的宇宙學模型。”
“替代方案包括改變中微子和不可見暗物質的行為方式，在早期宇宙中增加一段加速膨脹的時期或改變自然的基本常數。”
“我們使用宇宙微波背景作為早期宇宙中新粒子或場的探測器，探索以前未知的領域，”希爾博士說。
“ACT 數據沒有顯示出此類新信號的證據。根據我們的新結果，宇宙學的標準模型已經通過了極其精確的測試。”
“令我們感到有點驚訝的是，我們甚至沒有找到支持更高價值的部分證據，”斯塔格斯教授說。
“我們認為在某些領域可能會找到解釋緊張局勢的證據，但數據中並沒有這些證據。”
