迄今为止最清晰的宇宙婴儿照

在智利北部的阿塔卡马沙漠，一台在2007年至2022年间运行的望远镜—— 阿塔卡马宇宙学望远镜 （ACT） ，经过15年的观测，公布了其最终的数据，并生成了迄今为止最清晰的宇宙“婴儿时期”的图像。近日，ACT合作组发布了这些图像，为人类揭示了可观测宇宙最早期的状态。

宇宙微波背景

ACT的核心目标是高精度测量 宇宙微波背景 （CMB） 的温度和极化各向异性。

那么，什么是CMB呢？

在大爆炸后的最初几十万年里，宇宙充满了炽热的等离子体，光子不断被电子散射，导致光无法自由传播。这也意味着当时的宇宙处于不透明状态。到了大爆炸后的约38万年，宇宙已经冷却到足以使电子和质子结合，形成稳定的中性氢。这个时候，光子不再受阻，可以自由地传播。

今天，这些光仍然弥漫在宇宙中，并且它们的波长也随着宇宙的膨胀被拉伸到更长的微波。因此，这些能够被探测到的最古老的光，也被称为CMB。CMB代表了我们所能观测到的宇宙历史的第一个阶段。

插图中的彩色区域显示了新图像所捕捉到的宇宙历史时期。（图/ Lucy Reading Ikkanda, Simons Foundation）

ACT的突破

ACT并不是首个探测CMB的望远镜， 但与十多年前 普朗克卫星 绘制的CMB图像相比，新的CMB图像具有更高的分辨率。

事实上，ACT测量的光的 强度 和 偏振 的分辨率比普朗克高五倍，灵敏度提升了三倍。这一改进使得ACT不仅能够更清晰地观测最早的恒星和星系的形成，还能直接探测到极其微弱的偏振信号。

这种偏振特征很重要，因为它揭示了处于宇宙婴儿时期的氢气和氦气是如何运动的。

ACT与普朗克卫星数据结合后获得的CMB图（左），以及局部高清CMB特写（右）。橙色和蓝色代表CMB中辐射强度的变化，揭示了宇宙密度的微小起伏。银河系在图像中呈红色。（图/ ACT Collaboration; ESA/Planck Collaboration）

新图像还清晰地显示了婴儿宇宙中气体的密度和速度的微小变化，揭示了