宇宙引力波的發現未到“塵埃落定”時辰

天文學家在今年三月宣佈了宇宙原初引力波的發現，他們似乎找到了在宇宙大爆炸時刻產生的引力波，但科學發現的信念隨後出現了動搖，最近在科學雜誌發表了同行評議的文章，批評者採取了十分謹慎的態度，獨立觀測的證據表明，發現原初引力波的證據受到了嚴厲挑戰，相應的觀測成果被打上一個大的問號。《物理學評論通訊》在6月19日發表了一期評議的專欄文章，BICEP2科學團隊最近承認，銀河系塵埃對他們的觀測數據帶來了“前景效應”，塵埃對觀測的影響比原先的估計大得多，在宇宙的“時間黎明”產生了引力波信號，但接受的信號最有可能來源於銀河系的塵埃，BICEP2科學團隊對數據的分析和判斷出現了嚴重失誤，BICEP爲南極天文望遠鏡英語首寫字母的縮寫，BICEP2科學團隊從太空的一片區域觀測宇宙微波背景輻射。

早些時候，在莫斯科召開了國際宇宙學的學術大會，歐洲航天局普朗克衛星科學家發佈了最新的觀測數據，歐洲科學家提交的研究成果表明，BICEP2科學團隊接收了可能混雜銀河系塵埃影響的引力波信號。今年三月，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科學新聞發佈會，BICEP2科學團隊的負責人約翰·科瓦奇發佈了一項諾貝爾物理學獎級別的科學成果，他們的重要發現似乎證實了一個流行而怪異的與宇宙誕生有關的天體物理學理論。科學家在1980年第一次提出了暴漲理論，宇宙起源於一次極其短暫、極不同尋常的大爆發，在超乎想象的宇宙大膨脹中隨之產生原初引力波。

引力波信號在宇宙微波背景輻射（CMB）上可能留下微妙的扭曲印跡，微波背景中的偏振信號印證了宇宙大爆發的事實，BICEP2科學團隊正在探索太空原初引力波偏振的信號。銀河系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，這是原初引力波在微波背景輻射上印刻的信號特徵，當接收到光波偏振樣式的信號時，科學家需要仔細斟酌偏振信號的不同來源，它們可能來自於最初的宇宙引力波，也可能來自於在銀河系漂浮的塵埃。沒有公佈一個關鍵性的數據，而科瓦奇和團隊成員使用了大部分的觀測數據，但數據的範圍不包括普朗克衛星的觀測區域，從2009年到2012年，歐洲普朗克衛星執行了全空域宇宙微波背景輻射掃描的使命。

BICEP2科學團隊曾使用過以普朗克衛星數據觀測的數組模型，根據新澤西州普林斯頓大學高級研究所的研究人員拉斐爾·弗勞格和科學同事的解釋，BICEP2科學團隊對普朗克衛星初步信息的解讀出現了差錯，似乎放棄了普朗克衛星的初步觀測信息，人爲排除了初步信息的不確定性因素，對普朗克衛星初步信息的分析結果表明，銀河系塵埃是偏振信號的發射源。BICEP2科學團隊依然相信，通過使用被稱之爲BICEP2的南極微波望遠鏡，探測到的信號最有可能解釋原初引力波的存在，但他們在6月19日發表的文章中承認，科學團隊使用的觀測數據還不夠充分，沒有參考其它同類型的數據，不排除銀河系塵埃釋放了顯然過量輻射信號的可能。

BICEP2科學團隊的成員、加州理工大學噴氣動力實驗室的研究員傑米·博克解釋說，銀河系塵埃的影響比普朗克衛星之前的數據模型的預測高出不少，但他們接收的數據似乎不都有利於銀河系塵埃的解釋，科學團隊在3月份舉辦的新聞發佈上提及了銀河系塵埃的影響。BICEP2科學團隊現在承認，他們接收的整個信號可能源於銀河系的塵埃。普林斯頓大學的宇宙學家戴維·斯伯格按在欣喜之餘表示，他不贊同BICEP2科學團隊在6月19日發表的文章中的某些觀點，文章修改了在3月份首發論文的結論。宇宙科學界的人士現在相信，普朗克衛星科學團隊發佈的最新數據更有說服力，引力波產生偏振信號的可能性小，銀河系塵埃產生偏振信號的可能性大，科學發現有正確與錯誤的爭論，普朗克衛星的“地圖數據”最早在10月份發佈。

6月16日，在莫斯科召開了世界宇宙學大會，參加普朗克項目的一位法國天文學家談到了項目團隊的最新發現，銀河系塵埃在偏振信號中扮演了主要角色，普朗克衛星在BICEP2科學團隊觀測的太空區域沒有找到由銀河系塵埃發出的偏振信號。塵埃數量在銀河系高緯度的其它區域十分稀少，相關的信號強度很弱。通過第一次使用普朗克衛星的“地圖數據”，法國天文學家讓—盧·普吉在銀河系高緯度區域直接檢測了由塵埃發射的偏振信號，不同於從銀道面更多塵埃區域發出的偏振信號，銀河系高緯度的平均觀測緯度在350度以上，普朗克衛星和BICEP2望遠鏡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的作用，BICEP2科學團隊接收的偏振信號也是如此，它們不是由原初引力波產生的。法國天文學家讓—盧·普吉將細節性的信息發表在相關的科學雜誌上。

（編譯：2014-6-23）