阿塔卡馬宇宙望遠鏡捕捉到宇宙微波背景的最清晰影像

阿塔卡馬宇宙望遠鏡（ACT）最新釋出的影像，揭示了宇宙僅約38萬歲時的樣貌。

這批新影像以更高解析度呈現了所謂的宇宙微波背景（CMB），超越了十多年前歐洲太空總署（ESA）普朗克太空望遠鏡的觀測成果。

ACT計畫主任、普林斯頓大學教授蘇珊·斯塔格斯表示：「我們正目睹宇宙初期恆星與星系形成的初步階段。不僅能分辨光與暗，更以高解析度觀測到光的偏振現象，這正是ACT與普朗克及其他早期望遠鏡的關鍵差異。」

奧斯陸大學研究員西格德·納斯博士指出：「ACT的解析度是普朗克的五倍，且具有更高的靈敏度，這意味著微弱的偏振訊號如今可直接觀測到。」

偏振影像揭示了宇宙嬰兒期氫氣與氦氣的詳細運動狀態。斯塔格斯教授比喻道：「以往我們只能看到物體的位置，現在還能觀察到它們的運動方式。就像透過潮汐推測月球的存在，光的偏振追蹤到的運動告訴我們不同空間區域的引力強度。」

這些新結果證實了宇宙的簡化模型，並排除了多數競爭性理論。在大爆炸後的數十萬年間，充斥宇宙的原始電漿因溫度過高，使得光無法自由傳播，導致宇宙實質上不透明。CMB代表了我們能觀測到的宇宙歷史第一階段，堪稱宇宙的嬰兒照。

ACT的新影像清晰展示了年輕宇宙中氣體密度與速度的極細微變化。納斯博士補充：「雖然有其他當代望遠鏡也在低噪音條件下測量偏振，但沒有一個能像ACT那樣涵蓋如此廣闊的天空。」

這些影像中的模糊雲狀物，實際上是氫氣與氦氣海洋中密度不同的區域，這些「山丘」與「山谷」綿延數百萬光年。在接下來的數百億年間，引力將這些密度較高的氣體區域向內拉，形成恆星與星系。

ACT分析負責人、普林斯頓大學教授喬·鄧克利表示：「透過回顧宇宙更簡單的時期，我們能拼湊出宇宙如何演化至今日豐富複雜面貌的故事。」卡地夫大學教授艾爾米尼亞·卡拉布雷斯補充：「我們更精確地測量出可觀測宇宙向各方向延伸近500億光年，質量相當於1,900『澤塔太陽』，即近2萬億億個太陽。」

巴黎-薩克雷大學與CNRS研究員蒂博·路易博士指出：「宇宙中幾乎所有的氦都在宇宙時間的前三分鐘內產生，我們對其豐度的新測量結果與理論模型及星系觀測非常吻合。」

ACT的新測量還精進了對宇宙年齡及當前膨脹速度的估計。賓夕法尼亞大學教授、ACT副主任馬克·德夫林解釋：「較年輕的宇宙必須以更快的速度膨脹才能達到目前的大小，我們測量的影像會顯得來自更近的距離。」

近年來，宇宙學家對哈勃常數（即當今空間膨脹速率）存在分歧。CMB衍生的測量一致顯示膨脹速率為每秒每百萬秒差距67至68公里，而鄰近星系運動的測量則顯示哈勃常數高達每秒每百萬秒差距73至74公里。

ACT團隊利用新釋出的資料，以更高精度測量了哈勃常數，結果與先前CMB衍生的估計相符。馬克斯·普朗克天體物理研究所研究員阿德里安·杜伊文福登表示：「我們進行了全新的天空測量，對宇宙學模型進行了獨立檢驗，結果顯示模型依然成立。」

這項工作的主要目標是探討能解釋分歧的替代宇宙模型。哥倫比亞大學研究員科林·希爾博士表示：「我們想看看是否能找到一個既符合資料又能預測更快膨脹速率的宇宙學模型。」

斯塔格斯教授總結：「令人稍感意外的是，我們甚至沒有找到支援更高數值的部分證據。我們原以為能在某些領域看到解釋張力的證據，但資料中並未出現。」