普朗克望远镜发布早期宇宙最后一张地图 “宇宙微波背景辐射”研究遇冷

本周，当欧洲航天局的普朗克望远镜发布了早期宇宙的最后一张地图时，标志着宇宙学的变革时代结束了。普朗克是研究宇宙微波背景辐射(CMB)的三大太空望远镜系列中的最后一个，宇宙微波背景是宇宙大爆炸的微弱余辉，从而可以对宇宙的年龄、几何形状和构成进行最精确的测量。由于欧洲和美国的机构都在犹豫是否要对后续的太空任务提供资金，普朗克看起来将成为多年来研究CMB的最后一个太空望远镜，这对宇宙学家来说也是一个巨大变化。

欧洲空间局(ESA)驻荷兰诺德韦克的任务项目科学家及宇宙学家Jan Tauber说：“整整一代的年轻科学家都在普朗克的陪伴下成长。”

二十多年来，许多基于地面和球载仪器的实验以及三大主要太空望远镜研究了CMB。它们主要专注于绘制CMB在天空中温度的微小变化，以绘制出宇宙图表，这些图表已成为宇宙学的黄金标准。普朗克从2009年到2013年收集数据，以前所未有的精确度做到了这一点：其数据帮助研究人员确定了宇宙的年龄(约138亿年)、几何形状(基本上是平坦的)及其成分(95%的暗物质和暗能量)。特别是，最新版本巩固了早期基于普朗克数据的预测，即宇宙膨胀的速度应该比目前观察到的慢9%。

爱尔兰梅努斯大学的理论宇宙学家彼得·科尔斯(Peter Coles)表示，温度图和由此而生的科学是一项“伟大的成就”，但并没有更多的东西可以提供。他未参与这项合作研究。

科学家四散而去

许多从事该任务的科学家已经转向其他项目。 Silvia Galli在获得博士学位后于2013年成为普朗克的一员，是少数几位留在任务中的科学家之一，并帮助领导了最新研究。现在，她说可能会和她的许多同事一起攻克欧几里德(Euclid)，这是欧洲的一项重大任务，将以前所未有的规模绘制宇宙星系，并准备在2021年发射。欧几里德是一种老式的光学望远镜，而不是微波探测器，使它在技术上不同于需求不同技能的多种任务。她说，在个人层面上，继续进行新的努力也是令人兴奋的。

但是，许多研究人员担心缺乏主要的CMB任务。 “在科学上，这将是一场灾难。”巴黎天体物理研究所(IAP)的加利说，“有可能失去积累的大量专业技能和专业知识。”

该领域目前的主要焦点是对其他CMB参数进行详细测量，包括其偏振：微波电磁场在特定方向上对齐的轻微趋势。在这一过程中，研究人员希望找到一个膨胀的痕迹，这是大爆炸开始时的短暂时期，在此期间宇宙将呈指数级膨胀。 IAP的高级普朗克研究员Karim Benabed说，宇宙学家还可以通过研究CMB的偏振曲线时空来测量物质在整个宇宙中的分布。这种效应称为引力透镜效应。

普朗克绘制的偏振 —— 就像21世纪初的NASA望远镜一样 —— 但灵敏度有限。 “只有10%的偏振信息被利用。”巴黎狄德罗大学的天体物理学家Jacques Delabrouille说道，他帮助设计了普朗克。“CMB仍然有很多秘密待挖掘。”他说。

偏振问题

到目前为止，NASA和欧洲航天局拒绝资助大型新卫星来研究CMB ，尽管有几个美国团体正在研究用于测量偏振的地面和球载仪器。 Julien Carron是英国布莱顿苏塞克斯大学普朗克博士后，已加入其中一个项目，即智利的西蒙斯天文台。他说其中一个吸引人的地方是使用引力透镜解决另一个基本物理问题的可能性：估算称为中微子的基本粒子的质量。

太空机构不愿为大型CMB项目提供资金的一个原因是，实验尚未找到膨胀的偏振痕迹。一项名为BICEP2的实验声称在2014年检测到了膨胀迹象，但普朗克数据后来显示它只是银河系中的尘埃。在最新研究中，普朗克合作还在BICEP2数据的帮助下寻找膨胀痕迹，但未检测到。然而，“我们还没有看到它的事实并不意味着它不存在。”新泽西州普林斯顿大学的宇宙学家理查德·戈特说。

许多美国团队现在正在联手并寻求资金建造一个价值4亿美元的下一代地面望远镜网络，称为CMB-S4，它对膨胀痕迹的敏感性要比以前任何时候都要高得多。 Tauber说，这是下一件重要的事情。

许多CMB研究人员继续支持太空任务。英国卡迪夫大学的普朗克宇宙学家Erminia Calabrese正在推动欧洲加入LiteBIRD，这是一项拟议的日本调查，旨在寻找宇宙膨胀的痕迹，同时降低成本。 “我们的想法是建立一个更小、更集中的卫星。”Calabrese说。但是从太空中，它仍然具有看到整个天空的优势，而这是从地面无法完成的。其他人希望欧洲航天局能够与印度合作，提出另一项偏振任务，即CMB-Bharat。

其他宇宙学家正试图在欧洲启动CMB偏振研究。意大利米兰大学普朗克高级成员Davide Maino正在合作开展意大利主导的偏振实验，该实验将以西班牙特内里费岛为基地。研究人员表示，如果基于地面的实验甚至可以看到膨胀的痕迹，那将鼓励太空机构为主要任务提供资金。“当然会有资金。”Benabed说。