宇宙新生照揭開膨脹之謎：標準宇宙模型再受考驗

最新的宇宙新生照片雖然強化了現行的宇宙模型，卻也加深了關於宇宙膨脹速率的謎團。這項研究由智利的阿塔卡馬宇宙望遠鏡（ACT）進行，該望遠鏡專門觀測宇宙微波背景輻射，即大爆炸後的熱殘留。

宇宙膨脹速率，又稱為哈勃常數，長期以來測量結果相互矛盾。宇宙學家原本希望ACT的新資料能夠釐清這些矛盾，甚至可能揭示與標準宇宙模型不同的物理現象。然而，3月18日在網路研討會上公佈的結果，卻再次證實了標準模型的正確性。

「如果你之前問我會不會看到新發現，我可能會賭一半的機率，」哥倫比亞大學宇宙學家、ACT團隊成員科林·希爾表示，「但標準模型似乎依然佔據主導地位。」

ACT以空前的靈敏度測量了大爆炸熱殘留的性質，特別是光的電磁波極化方向。以往的望遠鏡雖然繪製了宇宙微波背景的溫度波動圖，顯示物質開始聚集的區域，並預示了宇宙現今的結構，但極化圖則進一步揭示了這些聚集體的運動狀態。

「極化告訴我們早期宇宙中的氣體和其他物質是如何運動的，」希爾解釋道。這些資訊讓宇宙學家能夠預測未來的宇宙結構，並與現今的物質分佈進行比對。「這讓我們對未來130億年的宇宙演化有了更堅實的預測。」

ACT的測量結果與標準的Λ冷暗物質模型一致，這是一個相對簡單的宇宙模型。結合2017年至2022年的資料，ACT的測量結果確認並精確了宇宙的許多關鍵資料：宇宙年齡為137.7億年，其中5%為普通物質，25%為暗物質，70%為暗能量。

然而，ACT測得的宇宙膨脹速率為每秒每百萬秒差距68.22公里，與普朗克衛星的測量結果一致，但與基於超新星和類星體等近距離天體的測量結果（約每秒每百萬秒差距73公里）存在差異。這一矛盾已持續超過五年，ACT的測量結果使這一矛盾更加尖銳。

為瞭解決這一矛盾，研究人員檢驗了多種可能偏離標準模型的情況，例如新粒子、暗物質與普通物質之間的新互動作用、基本常數的變化，或早期宇宙中額外的暗能量。然而，這些假設均未得到證實。

「我們甚至沒有看到任何新物理現象的跡象，這讓我非常驚訝，」希爾表示，「這表明我們可能需要重新審視宇宙學理解中的一些基本假設。」

儘管如此，未來仍有希望。智利的西蒙斯天文臺已於2月底開始收集資料，這臺更靈敏的望遠鏡或許能發現標準模型之外的隱藏偏差。「未來幾年，我們可能會發現一些新物理現象，」希爾說，「如果我們不繼續尋找，就永遠沒有機會。」

此外，放寬標準模型的一些假設也可能帶來進展。例如，科學家通常假設暗能量的密度保持不變，但最近使用暗能量光譜儀的調查顯示，暗能量可能隨時間變化。「如果這一發現得到高顯著性的確認，我們將需要重新審視許多研究，」希爾指出，「這可能為早期宇宙的研究開闢新的途徑。」