美國哈佛-史密森天體物理學中心等機構(gòu)組成的聯(lián)合研究團隊于3月18日(北京時間)宣布了人類科學一項重大突破:發(fā)現(xiàn)了宇宙原初引力波存在的直接證據(jù),其成為宇宙暴漲理論的第一個最有力驗證。該研究成果同時有望揭示宇宙誕生之謎。
原初引力波由愛因斯坦于1916年發(fā)表的廣義相對論中提出,可以幫助科學家們追溯到宇宙創(chuàng)生之初一段極其短暫的急劇膨脹時期,即所謂“暴漲”,而宇宙暴漲理論能夠解釋宇宙大爆炸理論所不能解釋的一些難題。但引力波始終未被人類直接探測到,所有的一切僅停留在理論推測階段。
此次突破性成果來自于BICEP2望遠鏡對宇宙微波背景輻射,即宇宙大爆炸殘留下的暗淡光暈的觀測。這些微小波動為研究早期宇宙提供了線索,例如顯示出宇宙哪些部分更密集并最終會凝聚成星系和星系群。
由于宇宙微波背景輻射是光的一種形式,具有光的所有屬性,包括極化(或偏振)。在太空中,宇宙微波背景輻射被原子和電子散射,并被極化,具有偏振性。引力波擠壓其經(jīng)過途中的空間,在宇宙微波背景輻射中產(chǎn)生一個不同的模式。此次研究人員尋找的則是一種叫做B模式的特殊偏振模式,其在宇宙中古老光的偏振方向中代表一個扭曲或卷曲的格局,特點是形成旋渦。這種模式被認為只能是暴漲產(chǎn)生的引力波創(chuàng)造的。
據(jù)物理學家組織網(wǎng)報道,研究人員在適合觀測宇宙大爆炸微弱余波的南極,發(fā)現(xiàn)了比預期中要強烈得多的一個B模式極化信號。原以為那是由銀河系的塵埃所致,但數(shù)據(jù)表明極不可能,為了避免失誤,研究小組用了三年多的時間檢驗這些數(shù)據(jù),排除了其他可能的來源。
該項目帶頭人、哈佛-史密森天體物理學中心約翰·科瓦奇說:“在當今宇宙學中,檢測這個信號正是最重要的目標之一。”哈佛大學理論家阿維·勒布則評價道:“這項工作提供了新的見解回答一些最基本的問題:我們?yōu)槭裁创嬖??宇宙是如何誕生?該結(jié)果不僅是宇宙膨脹的一個確鑿證據(jù),還表明當宇宙發(fā)生膨脹時,其過程所蘊含的力量?!?/p>
好奇心讓人類蹲守最寒冷的大陸,解答最古老的謎題。宇宙微波背景輻射是遍布空間的低能量,也是開辟鴻蒙的唯一“影像資料”,發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)很不容易。此次科學家等于是在無比模糊和扭曲的大背景中摳出一個小瑕疵。命運垂青,現(xiàn)有技術(shù)就足夠讓我們聚焦于細節(jié),做出結(jié)論,幾十年來的疑慮終于消失。值得一提的是,盡管重大成果已是咫尺之遙,科學家仍用了三年去“驗算”,我們要稱頌這份耐心和嚴謹。
(華 凌)endprint