科学家们首次在地面上捕捉到“宇宙黎明”的偏振微波信号

130亿年前，美国科学家第一次使用路面望眼镜，回顾宇宙中第一颗恒星形成后，如何影响大爆炸发出的光线。他们用智利北部安第斯山峰的望眼镜测量了这种偏振微波信号，从而更清晰地描述了大家对宇宙阶段了解不多的“宇宙黎明”。最近，《天体物理杂志》发表了相关研究。

宇宙爆炸后，炽热的等离子体密度极高，即使是光也不能自由穿梭。随着宇宙的膨胀和逐渐冷却，质子捕捉电子形成中性氢原子，光线可以自由穿梭。当第一颗行星在宇宙诞生数亿年后形成时，它释放了强大的能量，撕裂了中性氢原子中的电子。当穿越的光遇到这些自由电子时，它们会偏离轨道。在上述过程中，宇宙微波背景辐射的偏振状态发生了变化，留下了类似“指纹”的痕迹。科学家们正在通过测量这些微弱的偏振信号来了解第一批行星是如何影响宇宙的。

宇宙微波的波长只有几毫米，非常微弱，而偏振微波信号大约是100万倍。地球上的电磁波、雷达和卫星信号可以吞没偏振微波信号，而空气干扰、天气和温度变化会使其失真。即使在完美的环境中，也需要极其敏锐的设备来测量偏振微波信号。

“‘宇宙黎明’阶段的微波信号以其难以测量而闻名，人们认为相关测试无法在地面上完成。”美国约翰斯·霍普金斯大学物理学和天文学教授，美国国家科学基金会宇宙学大角度尺度探测器(CLASS)Tobias项目经理“与太空观测相比，地面观测面临着额外的考验，”Marriage说。由于挑战的突破，这次测量已经成为一项重要成就。

CLASS项目科学家使用独特的基础眼镜来检测大爆炸遗址中第一颗行星留下的“指纹”。这种测试只能通过在太空中部署的设备来实现，比如美国国家航空航天局威尔金森微波的各种测试仪。(WMAP)普朗克空间望远镜与欧洲航天局。

通过比较CLASS望远镜的数据和WMAP和普朗克空间望远镜的数据，研究人员确定了干扰源，缩小了偏振微波光的共同信号范围。

研究人员表示，当光波遇到物体时，会发生偏振。偏振光就像汽车引擎盖上的阳光一样耀眼。基于新的共同信号，他们可以确定有多少宇宙耀眼是由“宇宙黎明”折射光产生的。这些发现也有助于更好地定义来自大爆炸或宇宙微波背景的残留光或信号，并形成更清晰的早期宇宙景象。