宇宙初光的清晰影像：揭開宇宙誕生之謎

科學家們最近透過阿塔卡馬宇宙望遠鏡（ACT），捕捉到了宇宙誕生僅38萬年時的第一道光，這張影像不僅清晰度前所未見，更揭示了宇宙微波背景輻射的運動與偏振現象。這項研究不僅加深了我們對宇宙結構與膨脹理論的理解，更為觀測宇宙學樹立了新的標準。

ACT團隊透過捕捉來自130億年前的光，成功呈現了宇宙嬰兒時期的樣貌。普林斯頓大學物理學教授、ACT主任Suzanne Staggs表示：「我們看到了宇宙初期形成恆星與星系的第一步，而且不僅僅是光與暗的對比，我們還以高解析度觀測到了光的偏振現象，這正是ACT與其他望遠鏡（如普朗克）的關鍵區別。」

奧斯陸大學研究員Sigurd Naess指出，ACT的解析度是普朗克的五倍，且靈敏度更高，這使得微弱的偏振訊號得以直接觀測。這些偏振影像揭示了宇宙初期氫氣與氦氣的詳細運動。Staggs比喻道：「就像透過潮汐推測月球的存在一樣，光的偏振運動告訴我們不同區域的重力強度。」

這項研究證實了宇宙的簡單模型，並排除了多數競爭理論。雖然研究尚未經過同行評審，但團隊將於3月19日在美國物理學會年會上發表成果。宇宙大爆炸後的幾十萬年內，充斥著高溫的原始電漿，使得光無法自由傳播，宇宙因此呈現不透明狀態。而宇宙微波背景輻射（CMB）正是我們能觀測到的宇宙最早的「嬰兒照」。

ACT的新影像清晰地展示了年輕宇宙中氣體密度與速度的細微變化。Naess表示：「雖然其他望遠鏡也能測量低噪聲的偏振，但ACT的觀測範圍更廣。」這些影像中的模糊雲狀結構，實際上是氫氣與氦氣海洋中的密度變化，這些「山丘」與「山谷」延伸了數百萬光年。在接下來的數十億年中，重力將這些密度較高的氣體區域拉攏，形成了恆星與星系。

這些詳細的宇宙嬰兒影像，幫助科學家解答了關於宇宙起源的長期疑問。普林斯頓大學物理與天體物理學教授Jo Dunkley表示：「透過回顧宇宙初期的簡單狀態，我們能拼湊出宇宙如何演化成今日豐富複雜的樣貌。」

卡地夫大學天體物理學教授Erminia Calabrese指出，可觀測宇宙的範圍約為500億光年，其質量相當於1900個「澤塔太陽」，其中僅100個澤塔太陽的質量來自我們能觀測到的普通物質，500個來自神秘的暗物質，而1300個則來自真空能量（又稱暗能量）。

巴黎薩克雷大學研究員Thibaut Louis補充道，宇宙中幾乎所有的氦都是在最初三分鐘內產生的，而人類所構成的元素（如碳、氧、氮等）則是在後來的恆星中形成的。ACT的新資料也精確了宇宙的年齡與膨脹速度，確認宇宙年齡為138億年，誤差僅0.1%。

近年來，宇宙學家對哈勃常數（宇宙膨脹速度）的測量結果存在分歧。ACT團隊利用新資料進行了更精確的測量，結果與之前的CMB測量一致。研究員Adriaan Duivenvoorden表示：「我們對天空進行了全新的測量，獨立驗證了宇宙學模型，結果顯示模型依然成立。」

這項研究還探索了其他可能的宇宙模型，例如改變中微子與暗物質的行為，或在宇宙早期加入加速膨脹階段。然而，ACT資料並未發現支援這些模型的證據。Staggs表示：「我們原本以為可能會找到部分證據，但資料中並未出現。」

ACT的觀測於2022年完成，未來將由位於智利的西蒙斯天文臺接棒。ACT的新資料已公開於NASA的LAMBDA檔案庫，相關論文也將發表於《宇宙學與天體粒子物理學期刊》。這項研究由美國國家科學基金會、普林斯頓大學、賓夕法尼亞大學等多個機構支援，共有來自65個機構的160名研究人員參與。