这是美国宇航局提供的大爆炸的假想图。 新华社发
▲这张由美国宇航局发布的合成照片显示的是,在距离地球约16万光年的大麦哲伦星云里泡泡形状的星云。新华社/法新
?位于南极的BICEP2阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波射电望远镜阵列ALMA在星辉斑斓中屹立。 新华社发
新华社华盛顿3月17日电 (记者 林小春)美国科学家17日宣布,他们发现了原初引力波穿越婴儿宇宙留下的印记,这是宇宙刚刚诞生时急剧膨胀大爆炸的首个直接证据。这一突破性的重大发现有望帮助弄清宇宙诞生之谜。
科学界目前普遍认为,宇宙诞生于距今约140亿年前的一次“大爆炸”。在大爆炸之后不到1秒钟的原初时刻,宇宙曾在极短时间内经历了速度快到无法想象的急剧膨胀,这一过程称为“暴涨”。
为验证暴涨理论,美国哈佛-史密森天体物理学中心等机构研究人员利用位于南极的BICEP2望远镜,对宇宙大爆炸的“余烬”——微波背景辐射进行观测。微波背景辐射是一种均匀散落在宇宙空间中的微弱电磁波,它如同埋藏在宇宙深处的“化石”,记录着早期宇宙的许多信息。
微波背景辐射中的微波因为被原子和电子散射而具有偏振性,新研究寻找的是一种叫做B模式的特殊偏振模式,其特点是会形成旋涡,是宇宙极早期的一种时空波动——原初引力波留下的独特印记。
研究人员说,他们意外发现了比“预想的强烈得多”的B模式偏振信号,随后经过3年多分析,排除了其他可能的来源,确认它就是暴涨期间原初引力波穿越宇宙导致的。这意味着宇宙暴涨理论获得迄今最有力的证据,并将帮助人们更详细地了解暴涨的过程。
爱因斯坦于1916年提出的广义相对论预言了原初引力波的存在,但科学界此前一直没有找到这种波存在的证据,新发现也意味着广义相对论的胜利。
一些物理学家认为,这是一项诺贝尔奖级别的发现。美国亚利桑那州立大学理论物理学家劳伦斯·克劳斯对新华社记者说,这项成果可以跻身过去25年最重要的宇宙学发现之列。
原初引力波:
探听宇宙大爆炸 的“余响”
据新华社华盛顿3月17日电 (记者 林小春)仰望浩渺的星空,人们总是不由要问:宇宙从何而来?美国物理学家17日宣布,首次发现了宇宙原初引力波存在的直接证据。这将帮助解答宇宙诞生之谜,被认为是诺贝尔奖级别的重大成果。
原初引力波是爱因斯坦于1916年发表的广义相对论中提出的,它是宇宙诞生之初产生的一种时空波动,随着宇宙的演化而被削弱。科学家说,原初引力波如同创世纪大爆炸的“余响”,将可以帮助人们追溯到宇宙创生之初的一段极其短暂的急剧膨胀时期,即所谓“暴涨”。
然而,广义相对论提出近百年来,源于它的其他重要预言如光线的弯曲、水星的近日点进动以及引力红移效应等都被一一被证实,而引力波却始终未被直接探测到,问题就在于其信号极其微弱,技术上很难测量,因此也有人将之戏称为“世纪悬案”、“宇宙中最大的徒劳无益之事”。
美国哈佛-史密森天体物理学中心等机构物理学家利用架设在南极的BICEP2望远镜,观测宇宙大爆炸的“余烬”——微波背景辐射。微波背景辐射是由弥漫在宇宙空间中的微波背景光子形成的,计算表明,原初引力波作用到微波背景光子,会产生一种叫做B模式的特殊偏振模式,其他形式的扰动,都产生不了这种B模式偏振,因此B模式偏振成为原初引力波的“独特印记”。观测到B模式偏振即意味着引力波的存在。
美国亚利桑那州立大学理论物理学家劳伦斯·克劳斯在接受新华社记者采访时说,虽然这项成果还需要得到进一步验证,但“无论怎样,都令人激动”。如被证实,将“可以跻身过去25年最重要的宇宙学发现之列”,有望获得诺贝尔奖。
值得一提的是,尽管直到广义相对论发表近百年后的今天,神秘的引力波才向人们一展真面目,但在此之前人们已经间接观测到它的存在。1974年,美国物理学家乔瑟夫·泰勒和拉塞尔·赫尔斯首次发现一个双星系统。在这个系统中,两颗中子星亲密环绕并变得越来越接近,这意味着两颗星正在损失能量。由于其轨道变化与相对论的预测完全吻合,两名科学家认为能量正在以引力波的形式释放,这一发现让他们获得了1993年的诺贝尔奖。
