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Feb. 05 2015

宇宙大爆炸的重力波……其實沒測到

  • 宇宙大爆炸的重力波……其實沒測到

    宇宙大爆炸的重力波……其實沒測到

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流出的分析結果指出,去年發現的重力波並非大爆炸所引起的。

位於南極的BICEP2望遠鏡(前景)與南極望遠鏡。BICEP2是最先取得重力波證據的望遠鏡,這個發現目前受到熱烈討論。
Photograph courtesy Steffen Richter, Harvard University

我們又回來討論宇宙大爆炸的產生了。去年天文學界發現了宇宙生成之初所形成的重力波,但是根據上週洩露出來的天體物理學分析結果,這個轟動一時的成就被星際塵埃毀掉了。

去年3月,「宇宙泛星系偏振背景成像二代」(BICEP2)團隊發表證據,指出有強度驚人的重力波在大爆炸的激烈餘波,也就是「宇宙微波背景」之中迴盪。這似乎證實了宇宙在138億年前形成之初,體積就迅速膨脹到極大

但是上週從歐洲太空總署流出的普朗克衛星報告(與BICEP2團隊合作撰寫)卻指出,去年所發現的訊號其實是一種光幻視現象。某種停留在我們的銀河系中、發出的近紅外光和宇宙微波背景具有相同性質的塵埃,似乎造成了誤會。(延伸閱讀:〈宇宙暴脹新發現遭質疑〉

「原來訊號中由塵埃引起的部分被嚴重低估了,」普朗克團隊的摘要寫道。「正確地扣除由星系〔塵埃〕散發出來的部分〔訊號〕後還有殘留,但是殘留訊號目前太微弱,還不能算有偵測到。」

這份合作研究摘要也呼應另一座相關的天文望遠鏡「凱克陣列」(Keck Array)的實驗結果,指出重力波可能全然是「實驗噪音」造成的結果。

「所以說穿了,BICEP2並沒有測得太初重力波,」英國塞賽克斯大學天體物理學家Peter Coles在他的網誌In the Dark中寫道。「這並不能證明重力波完全不存在,但是也沒有測到。」

原本公布在普朗克團隊法文網站的流出報告現已從網頁上撤除,但是歐洲太空總署於上週五證實了報告的內容。

 

新消息為什麼很重要?
BICEP2去年的發現被視為可證實宇宙「暴脹論」能解釋宇宙在將近140億年前生成之初迅速膨脹的情形。

強度比預期中還要多一倍的重力波訊號在宇宙微波背景,即大爆炸發生後所留下的餘熱中留下印記,就表示宇宙膨脹展開的方式其實單純得出乎意料。

偵測到重力波的存在,宇宙起源理論中的「多重宇宙」論也就能得到支持;這個理論所說是大爆炸不只形成了我們的宇宙,還有許多截然不同物理屬性的宇宙。

 

整體局勢
BICEP2的研究成果於去年3月在哈佛-史密森天體物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的一場記者會中發布,但是並沒有發表在經過同行審閱的科學期刊,一開始引發的批評後來有如雪球般愈滾愈大。

關於這個發現某個程度上是依據關於星系塵埃的假設而非普朗克測量結果的消息,又引起了更多的質疑。現在這段「BICEP2傳奇」的最新進展很可能會導致更多針對「開記者會做學問」一事的批評。

這份新報告的內容並不代表宇宙膨脹的論點是錯誤的;這個觀念描述的是初期宇宙的環境如何形成強大的斥力,讓宇宙的邊界以指數方式延伸到極大的範圍。但是這個理論所描述的膨脹現象沒有BICEP2的觀測結果所指出的那麼強烈,而且更加複雜。

 

下一步
今年,BICEP2團隊將會開始利用改良後的南極望遠鏡進行測量,它能觀測天空的一小部分範圍,尋找重力波訊號。一些其他團隊也正在用不被星系塵埃影響的方法搜尋這些訊號。

而普朗克團隊則預計會在未來幾年獨立進行更多重力波的測量工作。

誠如天體物理學家Coles在他的網誌所言:「搜索依然繼續著……」

 

撰文:Dan Vergano, National Geographic
編譯:向淑容

在Twitter上關注作者Dan Vergano。

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