由於兩位研究人員考慮了重力透鏡的影響，未來的任務將能夠更準確地探測到宇宙微波背景偏振中違反奇偶對稱性的跡象。最近發表在《物理評論D》上的一項研究重點介紹了這一進展，並被選為”編輯建議”。

受重力透鏡效應和宇宙雙折射影響的宇宙微波背景（CMB）偏振光。最左邊的白線顯示了宇宙早期產生的CMB 光的偏振模式。由於宇宙雙折射的影響，這些光發生了旋轉，從而形成了目前觀測到的CMB，即影像右側的黑線。然而，由於中間的大尺度結構造成了時空的引力扭曲，光的路徑發生了彎曲，因此影像右側顯示偏振模式的白線就顯示了觀測到的情況。圖片來源：Naokawa and Namikawa, 10.1103/PhysRevD.108.063525宇宙有多遠？宇宙是何時、如何開始的？宇宙學在解決這些問題方面取得了進展，為基於基礎物理學的宇宙理論模型提供了觀測證據。如今，宇宙學標準模型已被研究人員廣泛接受。然而，它仍然無法解釋宇宙學中的基本問題，包括暗物質和暗能量。有重力透鏡和沒有重力透鏡時宇宙雙折射訊號的差異。藍點表示忽略重力透鏡效應時的訊號，紅點表示考慮重力透鏡效應時的訊號。紅色誤差條表示使用西蒙斯天文台時的預期觀測誤差。有重力透鏡效應和沒有重力透鏡效應時的差異不容忽視。資料來源：F. Naokawa & T. Namikawa”宇宙雙折射的引力透鏡效應”，Phys. Rev. D 108, 063525, Copyright (2023) the American Physical Society, 10.1103/PhysRevD.108.063525

宇宙雙折射現象2020 年，宇宙微波背景（CMB）偏振數據報告了一個有趣的新現象–宇宙雙折射。偏振描述了光波垂直於其傳播方向的振盪。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。對CMB 數據的重新分析表明，CMB 光的偏振面從宇宙早期發出到今天可能發生了輕微旋轉。這種現象違反了奇偶對稱性，稱為宇宙雙折射。由於宇宙雙折射現像很難用眾所周知的物理定律來解釋，因此它的背後很有可能隱藏著尚未發現的物理學，例如類軸子粒子（ALPs）。宇宙雙折射的發現可能有助於揭示暗物質和暗能量的本質，因此未來的任務重點是對CMB 進行更精確的觀測。要做到這一點，提高目前理論計算的精確度非常重要，但迄今為止這些計算還不夠精確，因為它們沒有將重力透鏡考慮在內。由東京大學物理系和早期宇宙研究中心博士生直川文博（Fumihiro Naokawa）以及數據驅動發現中心和卡弗里宇宙物理與數學研究所（Kavli IPMU）項目助理教授浪川俊哉（Toshiya Namikawa）領導的一對研究人員進行了一項新研究、 建立了包含重力透鏡效應的宇宙雙折射理論計算，並致力於開發包含重力透鏡效應的宇宙雙折射數值程式碼，這對今後的分析是不可或缺的。智利西蒙斯天文台。來源：Debra Kellner首先，直川和並川推導出了一個分析方程，描述了重力透鏡效應如何改變宇宙雙折射訊號。根據這個方程式，研究人員在現有程式碼的基礎上實施了一個新程式來計算重力透鏡校正，然後觀察了有重力透鏡校正和沒有重力透鏡校正的訊號差異。結果，研究人員發現，如果忽略重力透鏡，觀測到的宇宙雙折射訊號就無法很好地與理論預測擬合，這將在統計上否定真正的理論。此外，兩人還創建了模擬觀測數據，這些數據將在未來的觀測中獲得，以了解重力透鏡在尋找ALPs 過程中的影響。他們發現，如果不考慮重力透鏡效應，根據觀測資料估算出的ALPs模型參數在統計上會出現明顯的系統性偏差，不能準確反映ALPs模型。這項研究中開發的重力透鏡校正工具目前已用於觀測研究，Naokawa 和Namikawa 將繼續使用它來分析未來任務的數據。編譯來源：ScitechDaily