扭曲的宇宙「嬰兒照」

宇宙紅外背景圖

研究人員提出並驗證了消除引力透鏡效應的方法，恢復宇宙微波背景圖原貌。

CMB（宇宙微波背景）圖是可觀測宇宙的「嬰兒照」。通過研究照片中的圖案，我們可以了解宇宙的歷史，但是這項任務十分艱巨：因為星系和其他天體的引力透鏡效應使這張照片扭曲變形。所謂的「引力透鏡效應」是指時空在大質量天體附近發生扭曲，光線經過時會像通過透鏡一樣發生彎曲。最新的研究展示了一種「去透鏡」方法：利用紅外波段的背景光消除扭曲，還原照片。研究人員將這種方法應用於觀測數據，首次證明了「去透鏡」的可行性。

過去幾十年中，宇宙學家利用 CMB 圖確定宇宙的幾何以及密度分布。進一步的研究，特別是 CMB 的偏振圖樣，能夠提供源自暴脹的原初引力波的信息。然而，引力透鏡效應使偏振信號失真，因此「去透鏡」對在 CMB 上尋找引力波信號至關重要。

引力透鏡效應

以往的「去透鏡」方案建議利用 CMB 自身的特徵確定透鏡效應發生的位置，卡弗里宇宙學研究所的 Patricia Larsen 和合作者提出並檢驗了一種基於 CIB（宇宙紅外背景）的新方法。宇宙紅外背景輻射主要來源於布滿塵埃的恆星形成星系中的漫射光，CIB 上的亮點對應星系高度集中的區域，這些區域的引力透鏡效應會更強。利用普朗克衛星提供的 CIB 圖，研究團隊創建了「去透鏡」模板，並將它應用於最精確的 CMB 全天圖（同樣由普朗克衛星提供）。修正後的 CMB 數據顯示溫度漲落譜的峰更加尖銳，與理論模型的預言一致。