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數十億年前,宇宙在科學家稱為大爆炸的劇烈事件中爆發。理論家們認為,宇宙自此一直在膨脹,並在此過程中冷卻下來,為星系、星系團、恆星和行星等天體的形成提供了合適的條件。雖然宇宙膨脹現在是一個公認的事實,但這些天體究竟是如何形成的仍然是一個謎。然而,現在,在智利沙漠中使用名為宇宙背景成像儀的射電望遠鏡工作的研究人員已經捕獲了來自新生宇宙的第一束光(見圖片),展示了星系團的最初核心。這些發現為暴脹理論提供了新的支援。
在宇宙誕生大約30萬年之前,年輕的宇宙僅僅是由光子與物質的電離前體緊密耦合而成的雲團組成。這是一個“黑暗”時期——沒有光可以逃脫新興的宇宙,因為所有的光子都被捕獲並散射在電離物質的等離子體中。然而,隨著宇宙的冷卻,條件最終開始允許穩定的原子形成,將光子從物質的束縛中釋放出來,並創造了研究人員稱之為宇宙微波背景(CMB)的開端。CMB是一種均勻的輻射結構,以2.7開爾文的恆定溫度覆蓋整個宇宙。它是大爆炸冷卻後的殘餘,呈現出物質首次開始形成並釋放光時的宇宙快照。研究CMB是研究人員瞭解宇宙起源和物質起源的最佳方式。長期以來,人們認為CMB溫度的細微變化代表了星系的起源,但直到現在,宇宙學家實際看到的溫度變化都太大了,與星系或星系團沒有直接關係。宇宙背景成像儀檢測到的結構大約是太陽質量的1015倍——以人類的標準來看很大,但卻是CMB中看到的最小的結構。
加州理工學院的團隊負責人安東尼·裡德海德說:“我們第一次看到了產生星系團的種子,從而使星系形成的理論有了堅實的觀測基礎。”美國國家科學基金會(NSF)主任麗塔·科爾韋爾補充說:“這是最精妙、最令人興奮的基礎研究。早期宇宙的每一張新影像都在完善我們關於這一切如何開始的模型。正如宇宙不斷增長和擴充套件一樣,人類對自身起源的認識也在不斷擴充套件。”