绘制宇宙增长图的新发现支持爱因斯坦的引力理论

几千年来，人类一直对宇宙的奥秘着迷。

与想象宇宙起源的古代哲学家不同，现代宇宙学家使用定量工具来深入了解宇宙的演化和结构。现代宇宙学可以追溯到20世纪初，随着阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的发展。

现在，来自阿塔卡马宇宙学望远镜(ACT)合作的研究人员创造了一个突破性的新图像，揭示了分布在整个天空四分之一的最详细的暗物质地图，延伸到宇宙深处。更重要的是，它证实了爱因斯坦的理论，即在宇宙的整个14亿年的生命周期中，巨大的结构如何生长和弯曲光。

“我们已经将天空中看不见的暗物质映射到最大的距离，并清楚地看到了这个不可见世界的特征，直径达数亿光年，”剑桥大学宇宙学教授Blake Sherwin说，他领导着一组ACT研究人员。“它看起来就像我们的理论预测的那样。

尽管暗物质占宇宙的85%并影响其演化，但它很难被发现，因为它不与光或其他形式的电磁辐射相互作用。据我们所知，暗物质只与引力相互作用。

为了追踪它，160多名合作者在智利安第斯山脉的高处建立并收集了美国国家科学基金会的阿塔卡马宇宙学望远镜的数据，他们观察了宇宙形成黎明大爆炸后发出的光 - 当时宇宙只有380万年的历史。宇宙学家经常将这种充满我们整个宇宙的漫射光称为“宇宙的婴儿图片”，但正式地，它被称为宇宙微波背景辐射(CMB)。

该团队追踪了包括暗物质在内的大型重型结构的引力如何扭曲CMB在14亿年的旅程中，就像放大镜如何弯曲光线通过其镜头一样。

“我们利用大爆炸留下的光线扭曲制作了一张新的质量图，”宾夕法尼亚大学物理与天文学系助理教授Mathew Madhavacheril说。“值得注意的是，它提供的测量表明，宇宙的'块状'，以及经过14亿年的进化后它的增长速度，正是你对基于爱因斯坦引力理论的标准宇宙学模型所期望的。

Sherwin补充说：“我们的研究结果也为正在进行的辩论提供了新的见解，一些人称之为'宇宙学危机'，”解释说，这场危机源于最近的测量，这些测量使用了不同的背景光，一种来自星系中的恒星而不是CMB的光。这些结果表明，在宇宙学的标准模型下，暗物质不够块状，并导致人们担心该模型可能会被破坏。然而，该团队从ACT获得的最新结果能够精确评估这张图像中看到的巨大肿块是完全正确的大小。

“当我第一次看到它们时，我们的测量结果与基本理论非常吻合，以至于我花了一点时间来处理结果，”剑桥博士生Frank Qu说，他是研究小组的一员。“看看如何解决不同测量之间可能存在的差异将是一件有趣的事情。

“CMB透镜数据在追踪星系总和的能力方面可与更传统的星系可见光调查相媲美，”ACT主任和普林斯顿大学物理学教授Henry DeWolf Smyth说。“CMB透镜和最好的光学调查一起阐明了宇宙中所有质量的演变。

“当我们在2003年提出这个实验时，我们不知道可以从我们的望远镜中提取的全部信息，”宾夕法尼亚大学里斯花天文学教授兼ACT副主任马克德夫林说。 “我们把这归功于理论家的聪明，许多人建造了新仪器，使我们的望远镜更加灵敏， 以及我们团队想出的新分析技术。

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