西蒙斯天文台捕捉古老“余晖”

在智利阿塔卡马沙漠的高处，一组望远镜正瞄准宇宙中最古老的光——宇宙微波背景辐射（CMB）。这束光诞生于大爆炸之后仅38万年，是宇宙大爆炸的“余晖”。这里就是西蒙斯天文台的所在地。相较于以往的CMB观测项目，西蒙斯天文台拥有更高的灵敏度与分辨率，将帮助天文学家深入理解宇宙组分，并寻找宇宙暴胀的痕迹。

西蒙斯天文台的大口径望远镜将绘制出宇宙中最古老的光。图片来源：Mark Devlin 据《科学》报道，该天文台远不止一项简单的CMB观测。西蒙斯天文台联合主任、美国宾夕法尼亚大学的Mark Devlin介绍，科研人员把CMB当作背景光源，借此研究这束光产生之后宇宙的演化历程。天文台还将发现数万个星系团，观测物质在不断演化的宇宙中的分布情况。“数千名科研人员正在等待这批观测数据，天文台必须具备广泛的科学价值。” 随着计划中规模更大的实验项目——美国国家科学基金会与能源部的CMB-S4项目被取消，西蒙斯天文台正逐步转型为CMB研究机构。这个总造价1.2亿美元的项目主要由美国西蒙斯基金会资助，在智利已经建成了3台口径0.5米的小口径望远镜，以及一台6米口径的大口径望远镜，后者于10月开启巡天观测。 西蒙斯天文台发言人、美国普林斯顿大学的Jo Dunkley表示：“我们的灵敏度虽然达不到原计划CMB-S4的水平，但我们覆盖全部相同的科学目标。而且我们现在就已经开展观测。” 西蒙斯天文台不仅会进一步修正宇宙组分数值——天文学家推算宇宙中普通物质约占5%、暗物质约占26%、暗能量约占69%，还将利用CMB涨落图谱解答其他难题，例如中微子的质量。 此外，西蒙斯天文台还将探索一个被认为早于CMB诞生的事件，即宇宙诞生最初一秒内经历的一段短暂的指数级膨胀。这场宇宙暴胀会让时空产生引力波，引力波可能在CMB上留下印记，也就是光线偏振中出现的涡旋图案。 西蒙斯天文台希望取得突破。其中两台望远镜大约两年前已开始观测，第三台近期才投入使用。“从现在开始，我们将持续深挖数据。大约5年后，我们或许能够观测到偏振涡旋。”Dunkley说。 Devlin表示，凭借广阔视场，西蒙斯天文台有望探测多达4万个星系团，其中包含早期宇宙的星系团。这些天体将引发人们关于宇宙结构形成的疑问：宇宙早期怎么形成如此巨大的天体？背后的物理机制是什么？