宇宙之處引力波發現未到「塵埃落定」之時

今年三月份,天文學家宣布了宇宙原初引力波的發現，他們非常相信找到了從宇宙大膨脹時刻產生引力波的證據，現在，科學新發現的信念發生了很大動搖，最近在專業雜誌發表的同行評議文章，科學家採取了十分謹慎的態度，新的獨立觀測的數據表明，原初引力波的發現受到了嚴重挑戰，觀測事實被打上了一個大的問號。6月19日，《物理學評論通訊》發表了一期評議文章，BICEP2科學團隊承認，銀河系塵埃對他們的觀測產生了「前景效應」，塵埃對他們觀測的影響比原先估計的要大得多，影響可能是全面的，在宇宙「時間黎明」時刻產生的引力波信號最有可能由銀河系的塵埃發出，BICEP2科學團隊的數據分析和判斷出現了嚴重失誤，BICEP2科學團隊的英文名稱來源於南極天文望遠鏡的縮寫，他們在太空的一片區域觀測了宇宙微波背景輻射。

早些時候在莫斯科召開了國際宇宙學學術研討大會，歐洲航天局普朗克衛星的科學家發布了新的觀測數據，從歐洲科學家在探討會期間提交的成果來看，BICEP2科學團隊接收的引力波信號可能混雜了銀河系塵埃的影響。今年3月份，在馬賽諸塞州坎布里奇的哈佛—斯密森尼天體物理學中心舉辦了一場「聲名遠揚」的新聞發布會，BICEP2科作團隊的負責人約翰·科瓦奇，發布了可能帶來諾貝爾物理學獎的科學成果，科學團隊的重要發現似乎證實了一個流行而怪異的有關宇宙誕生的天體物理理論。按照在1980年第一次提出的理論，我們的宇宙起源於極其短暫、極不同尋常的大爆發，在超乎人類想像的宇宙大膨脹過程中，原初引力波隨之產生，引力波信號在宇宙微波背景輻射（CMB）留下了微妙的扭曲印跡，在微波背景出現的偏振信號印證了宇宙大爆發的信息，BICEP2科學團隊致力於在太空搜索原初引力波的偏振信號。

銀河系的塵埃顆粒在微波背景輻射（CMB）上印刻了某種偏振樣式的信號，好像原初引力波在微波背景輻射印刻的信號特徵，當接收了光波偏振樣式的信號時，科學家需要仔細確認產生偏振信號的不同來源，它們可能來自於最初的引力波，可能來自於銀河系漂浮的塵埃。一個關鍵的數據源沒有公之於眾，科瓦奇和科學團隊的成員使用了大部分的觀測數據，但是，這些數據的範圍不包括普朗克衛星觀測的區域。歐洲普朗克衛星在2009年到2012年期間執行了全空域宇宙微波背景輻射的掃描使命。BICEP2科學團隊曾經使用了以普朗克衛星初步觀測數據為基礎的數組模型，但是，根據新澤西州普林斯頓大學高級研究所的科學家拉斐爾·弗勞格和同事的解釋，BICEP2科學團隊對普朗克衛星初步信息的解讀存在錯誤，他們似乎放棄了普朗克衛星的初步信息，人為地排除了初步信息存在的不確定性因素，對普朗克衛星初步信息的正確分析表明，銀河系塵埃構成了偏振信號的發射源。

BICEP2科學團隊仍然相信原初引力波最有可能解釋他們探測的信號，科學團隊使用的南極微波望遠鏡被稱之為BICEP2，然而，他們在6月19日發表的文章中坦承，使用的觀測數據不夠充分，他們沒有參考其它的同類數據，現在不排除一種可能性：銀河系塵埃釋放了顯然過量的輻射信號。BICEP2科學團隊的成員、加州理工大學和噴氣動力實驗室的研究人員傑米·博克解釋說，銀河系塵埃的影響確實比普朗克衛星之前數據模型的預測要高，但是，他們仍然相信，科學團隊接收的數據不一定全部有利於銀河系塵埃的解釋，科學團隊在3月份舉辦的新聞發布上提到了銀河系塵埃的影響。得知BICEP2協作團隊承認他們接收的整個信號可能來自銀河系塵埃的消息，普林斯頓大學的宇宙學家戴維·斯伯格按耐不住欣喜之情，但是，他不滿意BICEP2協作團隊在6月19日發表的文章，這篇文章修改了在3月份首發論文的觀點。宇宙學界的人士現在意識到，普朗克衛星最新的數據更有說服力，究竟是引力波帶來了偏振信號，還是銀河系塵埃帶來了偏振信號，這是科學發現正確與錯誤的焦點所在。

普朗克衛星確定性的「地圖數據」最早在10月份發布。6月16日，在莫斯科召開的世界宇宙學大會上，普朗克項目的一位法國天文學家談到了普朗克衛星項目的最新發現，銀河系塵埃扮演了主要角色，普朗克衛星在BICEP2協作團隊觀測的太空區域沒有發現銀河系塵埃的偏振信號。在銀河系高緯度的其它區域，塵埃數量相對說來十分稀少，它們的信號強度很弱。第一次使用了普朗克衛星「地圖」的最新數據，法國天文學家讓—盧·普吉直接檢測了銀河系高緯度區域塵埃發射的偏振信號，這不同於從銀道面更多塵埃區域發出的偏振信號，在銀河系高緯度的太空區域，平均的觀測緯度在350度以上，普朗克衛星的搜索區域和BICEP2協作團隊的觀測範圍十分相似。銀河系塵埃顆粒在偏振信號的形成中發揮了顯著作用，它們對BICEP2科學團隊接收的偏振信號產生了同樣的影響，它們不是原初引力波的作用產生的，法國天文學家讓—盧·普吉準備將發現的細節信息在6周之後發表在相關的科學雜誌上。

（編譯：2014-6-23）

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