地面望远镜观测到偏振微波信号

科技日报北京6月12日电 （记者张梦然）美国约翰·霍普金斯大学和芝加哥大学科学家利用位于智利安第斯山脉高处的一台地面望远镜，观测了来自宇宙早期的偏振微波信号，首次用地基设备揭开宇宙诞生后仅几亿年时的神秘面纱——这是天文学中一个极其关键但也最不为人知的时期，被称为“宇宙黎明”。该成果发表在最新一期《天体物理学杂志》上，标志着科学家首次在地面上探测到原本被认为只能通过空间望远镜才能观测到的微弱信号。

宇宙大爆炸发生后不久，宇宙中充满了炽热的等离子体，光无法自由传播。随着宇宙膨胀并逐渐冷却，电子与质子结合形成中性氢原子，光终于可以穿越空间。这些古老的光就是宇宙微波背景辐射，它是宇宙中最古老的可见光。

当第一批恒星在宇宙诞生数亿年后形成时，它们释放出强大的能量，再次电离了中性氢，使电子重新游离于宇宙之中。这种再电离过程改变了宇宙微波背景辐射的偏振状态，留下了类似“指纹”的痕迹。

科学家正是通过测量这些微弱的偏振信号，来了解第一批恒星是如何影响宇宙早期环境的。

宇宙微波非常微弱，但其偏振信号强度却仅为其百万分之一。地面上的无线电干扰、大气扰动、天气变化等因素都可能掩盖或扭曲这一信号。因此长期以来，这类观测任务通常由太空中的卫星执行。然而，此次宇宙学大角度尺度探测器（CLASS）项目，使用了一种设计独特的地基望远镜，在地面上实现了这一突破性的测量。

研究人员解释说，偏振光就像阳光照射在汽车引擎盖上产生的眩光，为了看得更清楚，需要戴上偏光眼镜来消除眩光。他们这次发现的通用信号就像是一种宇宙级“眩光”，揭示了来自“宇宙黎明”时期的光是如何被散射的。他们将CLASS的数据与卫星历史数据进行了对比分析，从而识别出干扰源，缩小了“宇宙黎明”时期的共同信号范围。

这项研究不仅帮助科学家更精确地定义宇宙微波背景辐射中的再电离信号，还为描绘早期宇宙提供了更加清晰的画面。

【总编辑圈点】

本文的研究成果，曾被人们认为在地面上根本不可能完成。因为天文学是一个高度依赖技术的领域，而“宇宙黎明”时期的信号更是过于微弱，难以测量。对科学家来说，宇宙就像是一个巨大的物理实验室，更精准的测量有助于加深人类对暗物质和中微子的理解。现在，测量达到了前所未有的精度，展示了地面观测技术的巨大潜力，也为探索宇宙起源提供了新的工具和视角。