位于智利的阿塔卡馬宇宙學望遠鏡(ACT)雖已在2022年結束觀測使命,但其留下的科學遺產仍在持續重塑宇宙學研究的版圖。最新發表于《宇宙學與天體粒子物理雜志》的兩項研究,利用該望遠鏡退役前收集的最后一批高精度數據,不僅為"哈勃張力"這一宇宙學核心謎題增添了新證據,更徹底否定了近30種試圖解釋該現象的理論模型。
這項突破性成果源于對宇宙微波背景輻射(CMB)的突破性觀測。作為宇宙大爆炸的"余暉",CMB的偏振特征被ACT以前所未有的精度捕捉——其6米直徑的主鏡使分辨率遠超歐洲空間局普朗克衛星。研究團隊通過對比ACT繪制的偏振圖與普朗克衛星的溫度圖,發現兩種獨立測量宇宙膨脹速率(哈勃常數)的方法仍存在顯著分歧:基于CMB的推算值與通過本地星系超新星觀測的測量值差異持續存在。
"這就像擦亮眼鏡后看得更清楚了,"參與研究的卡迪夫大學宇宙學家埃爾米尼亞·卡拉布雷塞比喻道,"ACT的數據填補了我們對早期宇宙理解的多個空白,但同時也讓理論模型的生存空間急劇縮小。"研究團隊系統檢驗了30余種"擴展宇宙學模型"——這些曾被寄予厚望的理論試圖通過修改暗能量性質、引入額外中微子種類等方式解釋哈勃張力,但在ACT數據面前全部被排除。
哥倫比亞大學科林·希爾團隊的研究進一步強化了這種矛盾的確鑿性。他們發現,從ACT的CMB偏振數據推導出的哈勃常數,與普朗克衛星的溫度數據結果高度一致,這種跨探測器的數據交叉驗證使哈勃張力的真實性幾乎不容置疑。"當不同觀測手段指向相同矛盾時,我們不得不直面現實:標準宇宙學模型可能缺失了關鍵拼圖。"希爾指出。
盡管新發現讓宇宙學理論面臨更大挑戰,但科學家們認為這實為重大進展。卡拉布雷塞解釋:"排除錯誤路徑比盲目探索更有效率。現在我們可以明確,那些試圖通過微調現有參數解釋哈勃張力的模型都是死胡同。"這種"否定性進展"正引導研究轉向更激進的理論框架,包括修改引力理論或重新審視宇宙膨脹初期的物理過程。
ACT的觀測數據還揭示了早期宇宙的精細結構。其偏振圖顯示,大爆炸后約38萬年時形成的等離子體中,聲波振蕩模式比此前觀測的更為復雜。這些發現不僅為檢驗宇宙學標準模型提供了新標尺,更可能成為未來突破的起點——正如研究團隊所言:"當舊理論不斷被證偽,我們離真相反而更近了一步。"










