http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1220 [ASWEB] 首度!宇宙暴脹直接證據
BICEP2合作計畫團隊2014年3月18日宣布他們已取得宇宙暴脹直接證據,這是一項重要的首度發現。同時,用資料做出的圖形也第一次描繪出重力波的形貌,如上圖,這種波就像空時中的漣漪一樣,一般對它的描述是,大霹靂裡的第一波震動。此外,首度取得的資料還證實了,量子力學和廣義相對論之間可能關聯密切。
「能不能偵測到代表這種震動的那些訊號,在現今宇宙學研究中,算是最重要的幾大目標之一。」此外,哈佛-史密松天文物理中心的John Kovac,BICEP2計畫主持人還表示,今天發布的這項成果必須感謝許多科學家的殷勤工作。
在記者會中公布的結果相當有突破性,是由專門觀測宇宙微波背景輻射的BICEP2望遠鏡取得的,宇宙微波背景輻射是大霹靂遺留的餘暉。餘暉中的微小波動提供了能描述早期宇宙情形的線索。例如在全天空溫度上的微小差異,顯示出宇宙在有些地方密度比較高,這些地方後來繼續壓縮(condensing),最後形成星系和星系群。
宇宙微波背景輻射是光的一種形式,所有屬性都和光相同,包括偏振現象在內。在地球上,陽光在經過大氣時受散射成偏振光,具偏振效果的太陽眼鏡同理也能降低眩光強度。太空中,宇宙微波背景輻射是受到原子和電子的散射而產生偏振。
計畫四位共同主持人之一Caltech/JPL Jamie Bock表示,他們在找的是種形態特別的B-modes偏振,相當於宇宙古老的光在偏振方向上特有的一種扭曲或捲曲模式。
重力波運動時擠壓空間,因為擠壓,在宇宙微波背景中造成清晰可辨的模型,具有「旋向性」,和光波很像,左或右旋的偏振都有。
另一位共同計畫主持人,史丹福大學加速器實驗中心郭兆林(來自臺灣)表示,「因為旋向性的關係,捲曲狀B-modes偏振是重力波特有,這是科學家第一次直接取得穿透原始天空的重力波影像」。
這支團隊細查了在天空中寬約1至5度的空間尺度(等於2~10倍滿月的寬度)。這項研究為了配合研究最佳條件:空氣必須寒冷、乾燥、穩定,所以地點選在南極。
南極是地面上條件和太空最類似的地方,但不用火箭也到得了。南極是地球上最為乾燥晴朗的地區之一,適合觀察來自大霹靂的微弱微波背景輻射。
最令這些研究員驚訝的是,他們偵測到的B-modes偏振信號相當強,比原先許多宇宙學者所預期得還更強。為了排除任何出錯可能,該團隊花了三年多的時間分析資料。甚至會不會有來自銀河系的塵埃誤導出所觀察到的B-modes偏振都已考慮過,但結果顯示這幾乎完全不可能。
另一位共同主持人,Clem Pryke (University of Minnesota)表示:「這個任務本來像大海撈針,不過現在倒是撈到了~一根鐵撬。」
詢及對此發現意味著什麼重大意義,哈佛大學理論天文學者Avi Loeb表示,「這項結果對人類關心的一些最基本問題提供新看法:為什麼會有人類存在?宇宙如何開始?這些結果不僅是來自暴脹現場的熱騰騰證據,還能告訴我們暴脹何時發生,發生的強度如何。」