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從太空到南極,赫歇爾太空望遠鏡協助尋找最老的光。

Deflecting_light_from_the_Big_Bang_node_full_image借助南極望遠鏡和赫歇爾太空望遠鏡,天文學家首次觀測到大霹靂殘留輻射的微曲扭變,且相信這最新成果有助於更進一步了解宇宙的創始,揭開第一秒之謎。

面對這種極難捉摸的訊號,發現它的方法是去偵測宇宙第一道光在它抵達地球途中,經過星系團和暗物質所受到的偏折情形。暗物質是一種看不見的物質,唯有藉間接方式,從重力作用影響的結果去觀測,才能發現其存在。

新發現有助於定位未來新研究的方向,以尋找宇宙在暴脹期產生重力波的證據,隸屬於歐南太空組織(ESA)的Planck計畫對此重要結果一直寄予厚望。

CMB(宇宙微波背景輻射:Cosmic Microwave Background)是大霹靂殘留在天空中的輻射,也是宇宙僅只有38萬歲時留下的餘暉。138億年後的今天,看到的是,充滿在全天空中的電波,溫度都在絕對溫度2.7K左右。

這個2.7K的溫度裡有些微小波動,波動能顯出在宇宙早期時物質分布狀態的起伏變化,這些極渺小的溫度變化,約只有幾十萬分之一度而已,但能對應我們今天所看到已成長為星系或恆星在當初早期宇宙的幼芽狀貌。Planck曾在今年三月時公布一張目前最詳細的宇宙全天微波背景溫度變化圖。

但CMB的寶藏不僅如此,還有其他有待發掘,特別是其中一小部分受偏振的CMB,所謂偏振意思就和我們戴上偏光眼鏡時所看到的光類似,偏振有兩種很不相同的模式,E型和B型。

E型(E-modes)很早就在觀測中獲發現,2002年時地面望遠鏡就看到。不過,發現B型偏振才讓宇宙學者更欣喜,因為難度更高。

B型偏振的產生途徑有兩種。

途徑一是,偏振為行進在宇宙中的光加上了彎曲效果,不管星系或暗物質,都能偏折光,這也叫重力透鏡現象。

途徑二的產生機制,和宇宙急遽膨脹的暴脹期很有關聯,這暴脹(inflation)非常地迅速短暫,據信是發生在大霹靂後,不到一秒內。

最近有一篇最新的研究論文發表,是根據南極望遠鏡和赫歇爾太空站的觀測資料而取得,它展示出CMB受重力透鏡效應的B型偏振光,第一次從觀測中得出研究結果。

他們採用一種既聰明又獨特的測量方式,從地面上的南極望遠鏡(South Pole Telescope)取得大霹靂餘暉觀測資料,又得力於太空型望遠鏡赫歇爾(Herschel)從追蹤星系和暗物質導致重力透鏡效應而得的資料,研究人員並將這兩種資料結合,使得這項研究能讓最古老的光獲得最新解,也為開啟嶄新的宇宙學領域帶來良多啟示。(Lauren譯)

資料來源:Herschel helps find elusive signals from the early Universe

轉載自中研院天文網[2013.10.03]

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