原初引力波探測結果正式被否：銀河系塵埃幹擾（組圖）

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在去年所有的重要科學進展中，最爲重大的一項當屬宇宙原初引力波的發現。當時一個美國科學家團隊宣布首次在宇宙微波景輻射中檢測到原初引力波信号，而現在，經過長達一年的紛争之後，近日，該研究組已經宣布撤回他們的論文。對于該研究組設在南極的望遠鏡以及歐洲空間局普朗克衛星所獲數據進行的聯合分析已經确認，去年發現的這樣一個信号完全可以用銀河系内塵埃的信号進行解釋，而并非來源于一個更加古老的宇宙起源。


這是南部天空的一部分，大幅背景圖是歐洲普朗克衛星獲得的數據，其中用白點虛線圈出的小塊天區則是去年南極 BICEP2望遠鏡觀測天區區域。

去年3月份曾經轟動一時的重大科學突破：設在南極的BICEP2設備獲得的數據中發現了原初引力波信号。如果該發現得到證實，那麽将直接證明宇宙暴漲理論的正确性。然而遺憾的是，近日利用普朗克衛星數據進行的聯合驗證性分析顯示這項結論很有可能是錯誤的，其信号來源可能是受到了銀河系塵埃帶影響的結果。


1月30日，歐洲空間局（ESA）正式對外發布了外界期待已久的報告。不過在此前一天，普朗克研究組的一名法國專家成員便已經不小心在網站上發布了有關消息并在他察覺并删除誤發的消息之前便被廣泛傳播開了。


去年3月份的這項發現是使用設在南極的BICEP2射電望遠鏡設備發現的，當時參與這項研究的科學家們宣稱他們在宇宙微波背景輻射（CMB）中發現了某種細微的“卷曲”偏振結構，宇宙微波背景輻射被認爲是宇宙大爆炸留下的遺迹。研究組将這種神秘的模式歸結爲引力波----即時空中存在的漣漪，那是宇宙開端之際，在那段名爲“暴漲”的短暫而狂暴的超級膨脹時期留下的痕迹。如果這一發現能夠得到證實，那麽這種原初引力波的發現将最終證明高度成功但卻從未能得到明确證明的暴漲理論的正确性。


然而有一個問題一直存在，那就是銀河系中的塵埃同樣可以産生偏振的光線，并形成如同該研究組所發現的那樣的“卷曲”結構。在過去的一年間，很多天文學家都曾經不止一次的指出，BICEP2研究組很有可能被銀河系内的塵埃信号愚弄了。而現在，普朗克-BICEP2研究組的聯合分析結果最終得出結論，那就是BICEP2去年的分析結果的确無法明确指向原初引力波的發現。


在這項聯合分析中，研究人員将BICEP2在150GHz頻率獲得的數據與普朗克望遠鏡在353GHz頻率獲得的同一天區數據進行疊加。其中普朗克望遠鏡在這一頻率上獲得的數據主要指示的是來自塵埃的偏振光線信号，當然普朗克望遠鏡也能夠獲得頻率較低波段上的信号。當将這兩組數據進行疊加之後發現雙方是吻合的----在BICEP2數據中信号最強的區域在普朗克塵埃信号數據中也同樣是最強的，這顯示BICEP2所獲的信号幾乎完全來自塵埃影響。


巴黎第十一大學的普朗克項目天文學家讓-魯普・普蓋特（Jean-Loup Puget）在歐空局的一份聲明中表示：“這項聯合工作顯示，一旦将銀河系内塵埃信号的影響剔除，此前有關原初引力波B模信号的探測結果便不再顯得可靠。因此，不得不遺憾的指出，我們未能确認此前探測到的信号是宇宙暴漲的遺迹。”


而馬克・卡米奧科夫斯基（Marc Kamionkowski）是美國馬裏蘭州巴爾的摩約翰・霍普金斯大學的一名宇宙學家，他本人未參與這兩個研究組中任何一個的工作。他對媒體表示：“我本人現在已經不再相信BICEP2已經探測到了原初引力波的信号。”


來自英國劍橋大學的普朗克望遠鏡項目組研究員喬治・埃弗斯塔其奧（George Efstathiou）也指出，這樣的結果并不令人感到意外。他說：“我不知道爲什麽人們感到那麽興奮。從科學的觀點上來看并沒有任何非常特别的東西。”


埃弗斯塔其奧将1月29日發生的洩密事件描述爲“不幸而無心之舉”。他說：“BICEP 小組的人發現他們當初未能很好的處理好消息公開的問題，因此對于這次聯合研究的結果，每個人都希望能以一種更加謹慎的方式進行發布。”
在美國賓夕法尼亞州的喬治梅隆大學，該校的宇宙學家拉爾夫・弗勞格（Raphael Flauger）是最早對去年BICEP2的研究結果提出質疑的科學家之一，他贊同在這一問題上的看法，他表示：“很遺憾這樣一項外界期盼已久的分析結果竟然最終是以這樣一種方式公諸于衆的。”他婉拒了對這項聯合分析工作的細節進行評論的要求，因爲相關的論文還尚未發表，但他也指出：“很清楚的一點是，在BICEP2去年3月份發表的工作中，銀河系塵埃的影響被低估了，這與我們此前在論文中指出的問題是一緻的。”
在歐空局的這份聲明中，去年發表這項原初引力波研究工作的主要負責人，美國哈佛-史密松天體物理學研究中心下屬南極BICEP2項目的首席科學家約翰・科瓦克（John Kovac）博士表示：“當我們第一次在我們的數據中察覺到這一信号時，我們參照的是當時所能夠獲得的銀河系塵埃輻射參數。這樣分析的結果似乎顯示我們所研究天區的塵埃偏振信号要遠低于我們的探測信号強度。”
然而所有這些都并非意味着要想在宇宙微波背景輻射信号中找出真正的原初引力波信号是不可能做到的，這一聯合分析的結果隻能說明，設在南極的BICEP2設備無法從星系背景信号中檢測出真正需要的信号。
卡米奧科夫斯基表示：“我們有着清晰的路線圖。如果我們能夠在不同的頻率波段開展更多類似的測量工作，我們将能夠最終将塵埃信号與被淹沒的真正的原初引力波信号區分開來。”