最新研究结果发现去年发现的重力波并非宇宙大爆炸所引起|宇宙

2016年11月2日07:46:56科学探索112阅读模式

位于南极的BICEP2望远镜(前景)与南极望远镜。 BICEP2是最先取得重力波证据的望远镜,这个发现目前受到热烈讨论。 Photograph courtesy

位于南极的BICEP2望远镜(前景)与南极望远镜。 BICEP2是最先取得重力波证据的望远镜,这个发现目前受到热烈讨论。 Photograph courtesy Steffen Richter, Harvard University

(未解之谜报道)据美国国家地理(撰文:Dan Vergano 编译:向淑容):流出的分析结果指出,去年发现的重力波并非大爆炸所引起的。

我们又回来讨论宇宙大爆炸的产生了。去年天文学界发现了宇宙生成之初所形成的重力波,但是根据上周泄露出来的天体物理学分析结果,这个轰动一时的成就被星际尘埃毁掉了。

去年3月,「宇宙泛星系偏振背景成像二代」(BICEP2)团队发表证据,指出有强度惊人的重力波在大爆炸的激烈余波,也就是「宇宙微波背景」之中回荡。这似乎证实了宇宙在138亿年前形成之初,体积就迅速膨胀到极大。

但是上周从欧洲太空总署流出的普朗克卫星报告(与BICEP2团队合作撰写)却指出,去年所发现的讯号其实是一种光幻视现象。某种停留在我们的银河系中、发出的近红外光和宇宙微波背景具有相同性质的尘埃,似乎造成了误会。

「原来讯号中由尘埃引起的部分被严重低估了,」普朗克团队的摘要写道。 「正确地扣除由星系〔尘埃〕散发出来的部分〔讯号〕后还有残留,但是残留讯号目前太微弱,还不能算有侦测到。」

这份合作研究摘要也呼应另一座相关的天文望远镜「凯克阵列」(Keck Array)的实验结果,指出重力波可能全然是「实验噪音」造成的结果。

「所以说穿了,BICEP2并没有测得太初重力波,」英国塞赛克斯大学天体物理学家Peter Coles在他的网志In the Dark中写道。 「这并不能证明重力波完全不存在,但是也没有测到。」

原本公布在普朗克团队法文网站的流出报告现已从网页上撤除,但是欧洲太空总署于上周五证实了报告的内容。

新消息为什么很重要?

BICEP2去年的发现被视为可证实宇宙「暴胀论」能解释宇宙在将近140亿年前生成之初迅速膨胀的情形。

强度比预期中还要多一倍的重力波讯号在宇宙微波背景,即大爆炸发生后所留下的余热中留下印记,就表示宇宙膨胀展开的方式其实单纯得出乎意料。

侦测到重力波的存在,宇宙起源理论中的「多重宇宙」论也就能得到支持;这个理论所说是大爆炸不只形成了我们的宇宙,还有许多截然不同物理属性的宇宙。

整体局势

BICEP2的研究成果于去年3月在哈佛-史密森天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的一场记者会中发布,但是并没有发表在经过同行审阅的科学期刊,一开始引发的批评后来有如雪球般愈滚愈大。

关于这个发现某个程度上是依据关于星系尘埃的假设而非普朗克测量结果的消息,又引起了更多的质疑。现在这段「BICEP2传奇」的最新进展很可能会导致更多针对「开记者会做学问」一事的批评。

这份新报告的内容并不代表宇宙膨胀的论点是错误的;这个观念描述的是初期宇宙的环境如何形成强大的斥力,让宇宙的边界以指数方式延伸到极大的范围。但是这个理论所描述的膨胀现象没有BICEP2的观测结果所指出的那么强烈,而且更加复杂。

下一步

今年,BICEP2团队将会开始利用改良后的南极望远镜进行测量,它能观测天空的一小部分范围,寻找重力波讯号。一些其他团队也正在用不被星系尘埃影响的方法搜寻这些讯号。

而普朗克团队则预计会在未来几年独立进行更多重力波的测量工作。

诚如天体物理学家Coles在他的网志所言:「搜索依然继续着……」

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