2015-2-4 08:36
宅~有何不可
原初引力波爭議：專傢認為宇宙暴脹直接證據不成立
原標題：原初引力波爭議結局悲傷：宇宙學傢認為宇宙暴脹直接證據不成立
去年，美國天文學傢宣佈他們發現瞭專業領域的“聖杯”，在南極通過BICEP2望遠鏡在宇宙微波背景輻射中捕捉到宇宙原初引力波，這是宇宙暴脹的直接證據，在科學界掀起瞭一場風暴。慶祝的人們不得不先把剛從冰箱裏拿出的香檳放回，因為其他研究團隊很快對這項驚人的發現提出質疑，他們認為，哈佛大學BICEP觀測小組可能低估瞭銀河系中塵埃的影響。歐洲航天局通過“普朗克”衛星的研究同樣顯示，BICEP觀測小組觀察的天空所包含的宇宙塵埃比之前估計的要多。
如今近一年過去瞭，久負盛名的《科學》雜誌1月30日在官網刊登特約撰稿人艾德裏安·卓（Adrian Cho）的文章稱，正如普契尼歌劇《波希米亞人》中女主角咪咪的死並不出人意料，近年來宇宙學領域最大的斷言最終以悲傷的結局收場。根據歐空局（ESA）1月30日發佈的一則新聞公告，在和利用ESA“普朗克”衛星開展研究的宇宙學傢共同進行的一項分析中，BICEP研究人員收回瞭當時的斷言，同時報導稱並未有這樣的暴脹跡象。 [img]http://imgcache.sina.com/?s=fgarJxWC0RK%2BFg5%2FrfpT8vpPsR5nEwlXmRGiFhmvkSWyEimfpeGj6jmvqepuLiWnnR6bDuDaF[/img]
《科學》官網文章截圖
“如果最終是其他的結果，我反倒會很吃驚。”美國普林斯頓大學觀測宇宙學傢蘇珊娜·斯塔葛斯（Suzanne Staggs）表示。BICEP團隊的斷言似乎從很早便註定會在這場“戲劇”中有這樣的結局。 [img]http://imgcache.sina.com/?s=CRoyVOjMS5oSSsdGH6IZL9EmVsHEQ8zvBvW2h602Wtk5h43wP%2BRiGEUla%2BGtI7E6YsdKR6igk[/img]
普朗克衛星和其觀測到的宇宙微波背景
BICEP的宇宙學傢去年3月宣稱找到瞭直接證據，表明在宇宙大爆炸之後不到一秒內，宇宙經歷瞭被稱為暴脹的奇異的指數式急劇增長。這些跡象來自他們對宇宙大爆炸餘輝，即宇宙微波背景（CMB）的研究。
去年9月，普朗克團隊發佈的數據顯示，BICEP發現的信號在很大程度上（如果不是全部的話）是本身能釋放微波的銀河系中塵埃?生的“贗品”。共同開展的分析則旨在尋求解決相互衝突的結果，並最終否決瞭BICEP團隊一鳴驚人的斷言。
BICEP研究人員看到的是一小部分南方天空中的漩渦。作為一種在可見宇宙中其他一切東西的電磁背景，CMB是極化的，正如被湖面反射回來的光。根據宇宙學傢的標準模型，暴脹的巨大延伸會引起空間和時間的波動，即引力波。而這又在極化中留下瞭像風車一樣的模式印記，被稱為B模式。BICEP團隊宣稱看到瞭這樣的“原初B模式”，在當時引起不小轟動。
然而，這些漩渦可以從其他來源盤旋而上，尤其是銀河系中的輻射塵埃能?生漩渦。為正確研究CMB信號，研究人員首先必須除去這種“前景”的幹擾。通常情況下，實驗人員通過在多個微波頻率採集數據來實現這一點。然而，BICEP2隻在一個頻率採集瞭數據，以試圖將靈敏度最大化。同時，他們依靠的是在一次演講中從幻燈片上摘取的、來自普朗克的原始數據來預估前景污染。BICEP團隊認為，這隻是很小的事情。然而，去年5月，其他宇宙學傢提出，BICEP研究人員可能錯誤地詮釋瞭普朗克數據，並且低估瞭塵埃的幹擾。9月，普朗克的最終數據表明，BICEP觀察的那片天空就像一隻枕頭一樣佈滿瞭灰塵。
目前，這項共同分析同樣包含瞭來自BICEP2在南極的“接班人”——凱克陣列的數據，但沒有發現原初B模式的明確信號。如果這些信號真的存在於數據中，它們不會超過BICEP宣稱所發現信號的一半。這個限度同普朗克研究人員此前通過研究整個天空中CMB溫度上的微小變化而間接推斷出的結果相符。
盡管這個“童話”有瞭一個悲傷的結局，但麻省理工學院宇宙學傢馬克斯·特格馬克（Max Tegmark）表示，對於很快找到發現原初B模式的機會，自己很樂觀。“我認為，那裏有一些我們能看見的東西。如果它們不是當前的這些數據，那麼隨後也會在接下來的幾年裏被找到。”不過，斯塔葛斯認為，此次事件表明前景輻射可能同樣巨大和複雜。如果它就在那裏，那麼宇宙大爆炸?生的信號更有可能通過若幹次試驗慢慢浮現，而非突然間在一次決定性的發現中被找到。
“這些信號非常微弱，而且有很多東西會導致研究出錯，而不僅僅是前景輻射。”約翰斯·霍普金斯大學宇宙學傢查爾斯·班尼特（Charles Bennett）表示。無論如何，多個團隊正在努力探測B模式。“我不認為BICEP2的經歷會讓任何人減緩研究的步伐。”班尼特說。 [img]http://imgcache.sina.com/?s=haahJ0U5BiIlDa4l5prR4roM4M4cBblN2jEZCjkWxbVYCcY4JdFvDalXLZ5V5wnhKi3qCoCAT[/img]
普朗克看到的微波太空圖像 [img]http://imgcache.sina.com/?s=BO6JpQnMlAbamBKZZRLtL%2BMqLBZDTPF1W%2FXsmB3LSCnMiEIJK9cBVPWGYBGQoBXJcAKfjPU0z[/img]
普朗克衛星首次光學調查：銀河系與微波圖像疊加 [img]http://imgcache.sina.com/?s=xc5Tkj1wkS%2Fm57tnYbGAZiL8vNs92dE%2FRSlQlTbXl8KahOTbjgYnBP5M%2FaoKmTFMoSur2J3Cy[/img]
6個用於研究宇宙紅外背景的區域圖像，位於銀河系高緯度區域 [img]http://imgcache.sina.com/?s=R%2BmxatnJSqdDCy3JF58KL75UNq30A%2FxdHcXpTr50wzU8OspVa5G7d304zwFwYpXpXqMIBABkf[/img]
普朗克看到的一氧化碳分子分佈 [img]http://imgcache.sina.com/?s=W4UsRqdCSpVxLo0%2FA80X01zDBlJrNotavlNrOqgw8adySrkhMqRyT8BqFnwr%2FmpvBYBG%2BzKje[/img]
普朗克衛星看到的銀河系“陰霾” [img]http://imgcache.sina.com/?s=fgarJxWC0RK%2BGg5%2FrfpT8vpPsR5nEwlXmRGiFhmvkSWyEupi8fpmFtmq5fmyJjpvoR5DFuDaF[/img]
普朗克看到的“陰霾”與美國宇航局的費米伽馬射線太空望遠鏡看到的“氣泡”。
（綜合科學網、《科學》期刊網站，歐空局網站等報導）