研究人員發(fā)現(xiàn)引力透鏡對宇宙雙折射有重大影響
來源：骨軟筋酥網(wǎng)
時(shí)間：2025-12-08 05:40:00
除了宇宙雙折射之外，研究引力有重宇宙微波背景(CMB)偏振光還受到引力透鏡效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)影響。在最左邊，透鏡白線顯示了早期宇宙中產(chǎn)生的對宇大影CMB光的偏振模式。這些粒子由于宇宙雙折射而旋轉(zhuǎn)，宙雙折射導(dǎo)致了現(xiàn)在觀測到的研究引力有重CMB，由圖像右側(cè)的發(fā)現(xiàn)黑線表示。然而，透鏡光的對宇大影路徑被中間大尺度結(jié)構(gòu)造成的時(shí)空引力扭曲彎曲了，因此圖像右側(cè)顯示偏振模式的宙雙折射白線顯示了所觀察到的內(nèi)容。學(xué)分:uux.cn/物理評論D (2023)。研究引力有重DOI:10.1103/phys revd . 108.063525
（神秘的發(fā)現(xiàn)地球uux.cn）據(jù)東京大學(xué)宇宙物理和數(shù)學(xué)研究所：《物理評論D》的一項(xiàng)新研究報(bào)告稱，在兩名研究人員設(shè)法考慮到引力透鏡效應(yīng)后，透鏡未來的對宇大影任務(wù)將能夠更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景極化中違反宇稱對稱性的信號，該研究被選為編輯建議。宙雙折射
宇宙延伸到多遠(yuǎn)？宇宙是何時(shí)以及如何開始的？宇宙學(xué)通過為基于基礎(chǔ)物理學(xué)的宇宙理論模型提供觀測證據(jù)，在解決這些問題方面取得了進(jìn)展。宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型如今被研究人員廣泛接受。然而，它仍然無法解釋宇宙學(xué)中的基本問題，包括暗物質(zhì)和暗能量。
2020年，從宇宙微波背景(CMB)偏振數(shù)據(jù)中報(bào)告了一種有趣的新現(xiàn)象，稱為宇宙雙折射。偏振描述的是光波垂直于其傳播方向振蕩。一般來說，偏振面的方向保持不變，但在特殊情況下可以旋轉(zhuǎn)。
對CMB數(shù)據(jù)的重新分析顯示，CMB光的偏振面可能在宇宙早期和今天之間發(fā)生了輕微的旋轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象違反了宇稱對稱性，被稱為宇宙雙折射。
因?yàn)橛钪骐p折射很難用眾所周知的物理定律來解釋，所以它背后很有可能存在尚未發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象，如軸類粒子(ALPs)。宇宙雙折射的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致揭示暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)，因此未來的任務(wù)將集中在對CMB進(jìn)行更精確的觀測上。
智利的西蒙斯天文臺(tái)。信用:uux.cn/黛布拉·凱爾納
要做到這一點(diǎn)，提高當(dāng)前理論計(jì)算的準(zhǔn)確性是很重要的，但這些計(jì)算迄今為止還不夠準(zhǔn)確，因?yàn)樗鼈儧]有考慮重力透鏡效應(yīng)。
由東京大學(xué)物理系和早期宇宙研究中心博士生Fumihiro Naokawa以及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)發(fā)現(xiàn)中心和宇宙物理和數(shù)學(xué)Kavli研究所(Kavli IPMU)項(xiàng)目助理教授Toshiya Namikawa領(lǐng)導(dǎo)的一對研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)新研究，建立了一個(gè)包含引力透鏡效應(yīng)的宇宙雙折射理論計(jì)算，并致力于開發(fā)一個(gè)包含引力透鏡效應(yīng)的宇宙雙折射數(shù)值代碼，這對未來的分析是不可或缺的。
首先，Naokawa和Namikawa導(dǎo)出了一個(gè)描述引力透鏡效應(yīng)如何改變宇宙雙折射信號的分析方程。基于這個(gè)方程，研究人員對現(xiàn)有的代碼實(shí)施了一個(gè)新的程序來計(jì)算引力透鏡校正，然后查看有和沒有引力透鏡校正的信號差異。
有和沒有引力透鏡的宇宙雙折射信號的差異。藍(lán)點(diǎn)表示忽略引力透鏡效應(yīng)時(shí)的信號，紅點(diǎn)表示考慮引力透鏡效應(yīng)時(shí)的信號。紅色誤差條表示使用西蒙斯天文臺(tái)時(shí)的預(yù)期觀測誤差。有和沒有引力透鏡的差別是不可忽略的。學(xué)分:uux.cn/物理評論D (2023)。DOI:10.1103/phys revd . 108.063525
因此，研究人員發(fā)現(xiàn)，如果忽略引力透鏡，觀察到的宇宙雙折射信號不能很好地符合理論預(yù)測，這將在統(tǒng)計(jì)上拒絕真正的理論。
此外，兩人創(chuàng)造了模擬觀測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將在未來的觀測中獲得，以了解引力透鏡在尋找阿爾卑斯山中的作用。他們發(fā)現(xiàn)，如果不考慮引力透鏡效應(yīng)，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)估計(jì)的ALPs模型參數(shù)將存在統(tǒng)計(jì)上顯著的系統(tǒng)偏差，這將不會(huì)準(zhǔn)確反映ALPs模型。
這項(xiàng)研究中開發(fā)的引力透鏡校正工具已經(jīng)在今天的觀測研究中使用，Naokawa和Namikawa將繼續(xù)使用它來分析未來任務(wù)的數(shù)據(jù)。
