摘要：这些快照显示，随着引力等力量重塑宇宙，宇宙也变得不那么团块了。换句话说，宇宙变得比预期的更复杂。这些发现背后的团队利用阿塔卡马宇宙望远镜(ACT) 发布的第六次也是最后一次数据，结合暗能量光谱仪(DESI) 的第一年数据，得出了这些结论。

“这个过程就像一次宇宙 CT 扫描，我们可以查看宇宙历史的不同片段，追踪物质在不同时期是如何聚集在一起的。”

两项截然不同的天文调查的数据强有力地结合在一起，使研究人员能够建立宇宙演化的“宇宙 CT 扫描”。

这些快照显示，随着引力等力量重塑宇宙，宇宙也变得不那么团块了。换句话说，宇宙变得比预期的更复杂。这些发现背后的团队利用阿塔卡马宇宙望远镜(ACT) 发布的第六次也是最后一次数据，结合暗能量光谱仪(DESI) 的第一年数据，得出了这些结论。

这种强大的数据组合使研究人员能够对宇宙时间进行分层，类似于将古老的宇宙照片叠加在最近的宇宙图像上，从而创建宇宙的多维视角。

“这个过程就像宇宙 CT 扫描，我们可以查看宇宙历史的不同片段，并追踪物质在不同时期如何聚集在一起，”团队联合负责人、宾夕法尼亚大学的马修·马达瓦切里尔 (Mathew Madhavacheril)在一份声明中说。 “它让我们直接看到物质的引力影响在数十亿年中是如何变化的。”

为了让团队建立所谓的宇宙 CT 扫描，他们需要转向几乎与宇宙本身一样存在已久的光。利用如此古老的光，我们有可能追踪宇宙在约 138 亿年的时间里因引力重塑而经历的变化。

“ACT 覆盖了大约 23% 的天空，利用自大爆炸以来一直传播的遥远、微弱的光线描绘了宇宙的婴儿期，”论文团队联合负责人、Madhavacheril 小组的研究生研究员 Joshua Kim 在声明中说。“正式来说，这种光线被称为宇宙微波背景(CMB)，但我们有时只称它为宇宙的婴儿期照片，因为它是宇宙大约 38 万年前的快照。”

CMB 是宇宙大爆炸后不久发生的一次事件留下的光，被称为“最后一次散射”。这次散射发生在宇宙膨胀和冷却到足以让电子和质子形成氢的第一个中性原子的时候。自由电子的消失意味着光子（即光粒子）可以自由传播，而不会无休止地散射。换句话说，宇宙突然从不透明变成了透明。

今天，第一道光被视为宇宙微波背景，也被称为“最后散射表面”。

尽管 CMB 经常被描述为“宇宙化石”，但它在数十亿年的时间里并非完全保持不变。宇宙的膨胀导致其光子波长变长，能量损失。其温度目前稳定在零下 454 华氏度（零下 270 摄氏度）。

由于质量会扭曲时空结构，从而产生引力，来自 CMB 的光在经过星系团等大型、密集且沉重的结构时会发生扭曲。这类似于观察空游泳池底部的网格图案，并注意加入水后造成的扭曲。

这一过程被称为“引力透镜”。阿尔伯特·爱因斯坦首先在其引力理论——广义相对论中提出了这一现象。

通过观察宇宙微波背景随时间的推移如何扭曲变形，科学家可以了解到大量有关数十亿年来物质演化的信息。

宇宙的块状在哪里？

ACT 数据在其宇宙婴儿图片中捕捉到了 CMB 的快照，而 DESI 则为科学家提供了“成熟”宇宙的更新记录。

DESI 通过绘制宇宙的三维结构来实现这一目标，通过绘制数百万个星系的分布图，特别是明亮的红色星系 (LRG)。利用这些星系作为“宇宙地标”，科学家可以重建物质在宇宙时间中的扩散方式。

“DESI 的 LRG 就像是宇宙的一幅较新的图画，向我们展示了星系在不同距离上的分布情况，”Kim 说。“这是一种强有力的方法，可以让我们了解从 CMB 地图到星系目前所处位置的结构是如何演变的。”

将 ACT CMB 透镜图和 DESI LRG 数据放在一起就像浏览一本相册，展示从婴儿到成人的成长过程，但对于宇宙而言。

在浏览这本宇宙相册时，研究小组注意到了一个小差异。研究小组计算出的宇宙后期物质的“团块性”与理论预测不符。

虽然差异还不足以表明有全新的物理学在起作用，但它确实表明宇宙结构并没有像早期宇宙模型所暗示的那样演变。结果还暗示宇宙的结构增长可能已经放缓，而目前的模型无法完全解释。

“我们发现，结构形成的故事在很大程度上与爱因斯坦引力理论的预测高度一致，”Madhavacheril 说道。“我们确实看到了在最近几个时代（大约四十亿年前）预期团块数量存在微小差异的迹象，这可能值得我们去探究。”

这项工作背后的研究人员打算继续这条研究路线，但同时利用即将推出的更强大的望远镜，这应该为他们提供更精确的测量结果。

来源：科学银河系