宇宙中最古老的光是宇宙微波背景光(简称CMB)。当宇宙开始时的稠密物质最终冷却到足以变得透明时,便形成了这种光。它已经走了数十亿年,从明亮的橙色光芒一直延伸到看不见的凉爽微波。自然地,它是了解宇宙的历史和膨胀的极好来源。

宇宙微波背景光

CMB是我们衡量宇宙膨胀率的方法之一。在早期的宇宙中,大爆炸的热稠海中密度和温度的波动很小。随着宇宙的扩大,波动也扩大了。因此,我们今天在宇宙微波背景下看到的波动幅度告诉我们宇宙必须如何成长。平均而言,波动幅度约为10亿光年,这使速率值(哈勃参数)在67.2至68.1 km / sec / Mpc之间。

当然,CMB不是测量Hubble参数的唯一方法。如何使用可变恒星和遥远的超新星创建一个宇宙距离阶梯,该阶梯告诉我们膨胀率。问题是,此替代方法为Hubble参数提供了较大的值。如果超新星方法是正确的,那么宇宙更年轻,并且膨胀得比CMB规模似乎支持的更快。一段时间以来,人们一直希望有新的观测结果和测量宇宙膨胀的新方法能够解决这一问题,但是一项新的研究却使这些希望破灭了。这项研究使用智利北部的阿塔卡马宇宙望远镜(ACT)研究了宇宙微波背景。

CMB的最详细观测是使用普朗克卫星等卫星进行的。在太空中,您可以清楚地看到宇宙残余热量,从而可以测量温度波动。在安第斯山脉,那里的空气非常稀薄干燥,因此可以很好地看到CMB,它也是专门设计用于查看宇宙光的偏振的。

早期的宇宙充满了光,但是由于它是如此的热和离子化,所以光子在从质子或电子中散射之前不能走得很远。但是,在大爆炸发生后约38万年,早期宇宙中的物质冷却到足以变成中性的氢和氦,而氢和氦基本上对光透明。我们所看到的CMB光在事物清除到足以到达我们之前就发出了最后一个散射。当光从某物上散射时,它相对于该散射是定向的或偏振的。因此,所有CMB光都是偏振的,其方向告诉我们有关早期宇宙的信息。

研究小组使用这种极化来确定宇宙的年龄和膨胀率。正如CMB中均匀温度区域的大小告诉我们宇宙膨胀的速率一样,均匀极化区域的大小也是如此。该团队比以往更精确地测量了极化标度,并确定哈勃参数在66.4至69.4 km / sec / Mpc之间。这样得出的宇宙年龄为137.7亿年,这与物理学家普朗克对CMB的测量结果一致。