來自兩次截然不同的天文調查的數據的強大組合使研究人員能夠構建宇宙演化的“宇宙 CT 掃描”。
這些快照表明，隨著重力等力量重塑了宇宙，宇宙也變得不再那麼塊狀。換句話說，宇宙變得比預期更加複雜。這些發現背後的團隊使用了第六次也是最後一次發布的數據
阿塔卡馬宇宙學望遠鏡(ACT) 結合第一年的數據
暗能量光譜儀（DESI）得出這些結論。
這種強大的數據組合使研究人員能夠對宇宙時間進行分層，類似於將古代宇宙照片疊加在最近的宇宙圖像上，從而創建宇宙的多維視角。
賓夕法尼亞大學團隊聯合負責人 Mathew Madhavacheril 表示：“這個過程就像宇宙 CT 掃描，我們可以查看宇宙歷史的不同片段，並追踪物質在不同時期如何聚集在一起。”在一份聲明中說。 “它讓我們能夠直接了解物質的引力影響在數十億年來是如何變化的。”
追尋遠古宇宙光的故事
為了讓團隊建立這種所謂的宇宙 CT 掃描，他們需要求助於幾乎與宇宙本身一樣長的光。
利用如此古老的光，我們可以追踪宇宙在大約 138 億年的引力重塑過程中所經歷的變化。
“ACT 覆蓋了大約 23% 的天空，利用自宇宙誕生以來一直在傳播的遙遠而微弱的光，描繪了宇宙的嬰儿期圖景。”，該團隊的共同領導論文 Madhavacheril Group 的研究生研究員 Joshua Kim 在聲明中說道。“正式來說，這種光被稱為(CMB)，但我們有時只是稱其為宇宙的嬰兒照片，因為它是宇宙 38 萬年前的快照。 ”
CMB 是大爆炸後不久發生的稱為“最後散射”的事件留下的光。當宇宙膨脹和冷卻到足以允許電子和質子形成第一個中性氫原子時，就會發生這種情況。自由電子的消失意味著光子（又稱光粒子）可以自由傳播，而不會被無休止地散射。換句話說，宇宙突然從不透明變成了透明。
今天，第一道光被視為宇宙微波背景（CMB），也稱為“最後散射表面”。
儘管宇宙微波背景經常被描述為“宇宙化石”，但它數十億年來並沒有完全保持不變。這宇宙的膨脹導致其光子轉移到更長的波長並損失能量。現在其溫度統一為負 454 華氏度（負 270 攝氏度）。
由於質量使時空結構扭曲，從而產生引力，來自宇宙微波背景的光在穿過大型、密集和重型結構時會發生扭曲，例如星系團。這類似於觀察空游泳池底部的網格圖案並註意添加水時引起的變形。
宇宙的團塊在哪裡？
ACT 數據在其宇宙嬰兒照片中捕獲了 CMB 的快照，而 DESI 為科學家提供了“成熟”宇宙的更新記錄。
DESI 通過繪製宇宙的三維結構來實現這一點，這是通過繪製數百萬個星系（尤其是發光的紅色星系）的分佈來實現的 （LRG）。利用這些星係作為“宇宙地標”，科學家可以重建物質在宇宙時間內的分散情況。
Kim 說：“DESI 的 LRG 就像一幅更新的宇宙圖景，向我們展示了星系在不同距離上的分佈情況。” “這是一種強有力的方法，可以了解結構如何從宇宙微波背景圖演化到今天的星系所在位置。”
將 ACT CMB 透鏡圖和 DESI LRG 數據放在一起就像瀏覽一本展示嬰兒到成人發育過程的相冊，只不過是針對宇宙。
瀏覽這個宇宙相冊時，團隊發現了一個小差異。該團隊計算出的宇宙後期物質的“團塊”與理論預測不符。
儘管這種差異還沒有大到足以表明全新的物理學在起作用，但它確實表明宇宙結構並沒有完全按照早期宇宙模型所暗示的方式演化。研究結果還暗示，宇宙的結構增長可能已經放緩，而目前的模型無法完全解釋這一點。
“我們發現，在很大程度上，結構形成的故事與愛因斯坦引力的預測非常一致，”馬達瓦切里爾說。 “我們確實看到了近幾個紀元（大約 40 億年前）的預期團塊數量存在微小差異的跡象，這可能會很有趣。”
這項工作背後的研究人員打算繼續這一調查，但同時利用即將推出的更強大的望遠鏡，這應該為他們提供更精確的測量。
該團隊的研究成果於 2024 年 12 月 10 日發表在宇宙學與天體粒子物理學雜誌。
最初發佈於太空網。
