這些發現展示了一種探索宇宙物理學和歷史的新策略。智利北部安第斯山脈的一個小型天文台配備了追蹤微波能量波動的獨特功能，繪製了75% 的天空地圖，這是為了更準確地測量宇宙起源和演化所做努力的一部分。

CLASS計畫位於智利安第斯山脈，由約翰-霍普金斯大學領導，繪製了75%天空的詳細地圖，以探測宇宙的早期階段。透過先進的微波偏振分析，團隊旨在澄清宇宙微波背景，加深對宇宙演化的理解，為未來的宇宙觀測設定新標準。資料來源：約翰-霍普金斯大學

由約翰-霍普金斯大學天文物理學家領導的美國國家科學基金會宇宙學大角度尺度測量儀（CLASS）合作繪製了這些地圖。透過測量微波極化，或者說這些能量波如何向特定方向擺動，研究小組正在探索宇宙的歷史和物理學–從星系、恆星和行星形成的最初時刻開始。

《天文物理學雜誌》（The Astrophysical Journal）最近發表了新的天空地圖和研究小組對這些地圖的解讀，硬體開發、觀測和數據分析得到了美國國家科學基金會的支持。

研究小組報告說，這些結果大大改善了科學家需要過濾掉銀河系發出的微波（一種看不見的光）的觀測工作。這些發現有望幫助科學家們更了解宇宙微波背景，即炙熱、緻密、年輕的宇宙在138億年的生命週期中演化出的殘餘輻射。宇宙學家利用這訊號拼湊出早期宇宙的重要證據。

「透過研究宇宙微波背景的極化，天體物理學家可以推斷出宇宙早期的情況，」共同領導該研究小組的約翰-霍普金斯大學物理學和天文學教授托比亞斯-馬里姆（Tobias Marriage）說。 「天文物理學家可以追溯到非常非常早期的時代–初始條件，宇宙中物質和能量分佈最開始到位的時刻–並且可以將所有這些與我們今天所看到的聯繫起來。”

新的CLASS 地圖讓我們進一步了解了一種稱為線性偏振的特殊訊號，它來自於圍繞銀河磁場旋轉的快速移動電子所產生的輻射。這種訊號有助於科學家研究我們的銀河系，但也會混淆他們對早期宇宙的看法。

「這些發現大大提高了我們對早期宇宙物理過程的認識，這些物理過程可能會產生一種獨特形式的微波輻射–圓偏振背景。在線性偏振方面，新成果增強了對銀河訊號的測量。 “約翰霍普金斯大學物理和天文學吉爾曼學者查爾斯-貝內特（Charles L. Bennett）說：”它們顯示出高度的一致性，並超過了以前太空任務的靈敏度。”

與對應的衛星地圖相比，新的CLASS 偏光天空圖噪音較小。偏振方向以紅色和藍色描繪，而偏振強度則透過顏色的深淺來捕捉。灰色部分描述的是CLASS 望遠鏡因地理位置而無法觀測到的天空部分。資料來源：約翰-霍普金斯大學

地面觀測的意義

美國國家自然科學基金會天文科學部計畫主任奈傑爾-夏普（Nigel Sharp）說：「研究宇宙誕生之初的殘餘輻射對於了解整個宇宙是如何形成的，以及為什麼宇宙會變成現在這個樣子至關重要。這些新的測量結果為我們日益增長的宇宙背景輻射變化提供了重要的大尺度細節–這一壯舉尤其令人印象深刻，因為它是利用地面儀器實現的。”

這項研究為利用地面望遠鏡進行更詳細的觀測鋪平了道路，與太空任務不同，地面望遠鏡可以不斷改進儀器。 CLASS天文台採用了新技術，包括引導太空輻射進入探測器的光滑壁饋線、客製化設計的探測器和新型偏振調製器。這三項技術都是美國國家航空暨太空總署和約翰霍普金斯大學合作開發的。

第一作者、約翰-霍普金斯大學的天文物理學家約瑟夫-艾默（Joseph Eimer）說：「了解銀河系的發射亮度非常重要，因為這是我們對宇宙微波背景進行更深入分析所必須校正的。CLASS在描述該信號的性質方面非常成功，因此我們可以識別它，並從觀測中去除這些污染物。該項目是推動最大尺度地基偏振測量的前沿項目”。

研究小組表示，這些結果為地面觀測站在最大尺度上探測偏振設立了一個新的標準，為未來的研究提供了廣闊的前景，特別是在納入更多的CLASS 數據（包括已經獲得的數據和正在進行的觀測資料）之後。

CLASS 天文台位於智利北部海拔16860 英尺的阿塔卡馬天文公園內，由智利國家研究與發展機構（Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo）管理。

編譯自: ScitechDaily