位于智利的阿塔卡马宇宙学望远镜(ACT)虽已在2022年结束观测使命,但其留下的科学遗产仍在持续重塑宇宙学研究的版图。最新发表于《宇宙学与天体粒子物理杂志》的两项研究,利用该望远镜退役前收集的最后一批高精度数据,不仅为"哈勃张力"这一宇宙学核心谜题增添了新证据,更彻底否定了近30种试图解释该现象的理论模型。
这项突破性成果源于对宇宙微波背景辐射(CMB)的突破性观测。作为宇宙大爆炸的"余晖",CMB的偏振特征被ACT以前所未有的精度捕捉——其6米直径的主镜使分辨率远超欧洲空间局普朗克卫星。研究团队通过对比ACT绘制的偏振图与普朗克卫星的温度图,发现两种独立测量宇宙膨胀速率(哈勃常数)的方法仍存在显著分歧:基于CMB的推算值与通过本地星系超新星观测的测量值差异持续存在。
"这就像擦亮眼镜后看得更清楚了,"参与研究的卡迪夫大学宇宙学家埃尔米尼亚·卡拉布雷塞比喻道,"ACT的数据填补了我们对早期宇宙理解的多个空白,但同时也让理论模型的生存空间急剧缩小。"研究团队系统检验了30余种"扩展宇宙学模型"——这些曾被寄予厚望的理论试图通过修改暗能量性质、引入额外中微子种类等方式解释哈勃张力,但在ACT数据面前全部被排除。
哥伦比亚大学科林·希尔团队的研究进一步强化了这种矛盾的确凿性。他们发现,从ACT的CMB偏振数据推导出的哈勃常数,与普朗克卫星的温度数据结果高度一致,这种跨探测器的数据交叉验证使哈勃张力的真实性几乎不容置疑。"当不同观测手段指向相同矛盾时,我们不得不直面现实:标准宇宙学模型可能缺失了关键拼图。"希尔指出。
尽管新发现让宇宙学理论面临更大挑战,但科学家们认为这实为重大进展。卡拉布雷塞解释:"排除错误路径比盲目探索更有效率。现在我们可以明确,那些试图通过微调现有参数解释哈勃张力的模型都是死胡同。"这种"否定性进展"正引导研究转向更激进的理论框架,包括修改引力理论或重新审视宇宙膨胀初期的物理过程。
ACT的观测数据还揭示了早期宇宙的精细结构。其偏振图显示,大爆炸后约38万年时形成的等离子体中,声波振荡模式比此前观测的更为复杂。这些发现不仅为检验宇宙学标准模型提供了新标尺,更可能成为未来突破的起点——正如研究团队所言:"当旧理论不断被证伪,我们离真相反而更近了一步。"










