南極望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了原初引力波信號(hào)的證據(jù)，但信號(hào)可能源于銀河系塵埃的輻射，BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)面臨了原初引力波探索的兩難境地，團(tuán)隊(duì)成員對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)的分析受到了科學(xué)界同行人士的質(zhì)疑，他們低估了銀河系灰塵對(duì)天文觀測(cè)的影響。BICEP2探測(cè)器與普朗克衛(wèi)星探測(cè)器的功能不同，普朗克科學(xué)團(tuán)隊(duì)使用了不同的探測(cè)方法，他們近日發(fā)布了觀測(cè)數(shù)據(jù)，從中揭示出BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)接受的引力波信號(hào)可能源自星際塵埃，物理學(xué)家對(duì)原初引力波信號(hào)的發(fā)現(xiàn)翹首以盼。對(duì)BICEP2引力波信號(hào)的質(zhì)疑延伸到宇宙學(xué)基本框架的“大爆炸理論”，原初引力波起源于宇宙大爆炸，巨大的能量好似波濤洶涌的海浪在“太空海洋”中擴(kuò)散”。

原初引力波的發(fā)現(xiàn)將是宇宙大爆炸理論的一個(gè)重要證據(jù)，宇宙在誕生的極短時(shí)刻發(fā)生了暴漲。人們嘗試對(duì)宇宙的奧秘進(jìn)行解釋，但隨之發(fā)現(xiàn)了科學(xué)解釋的疑難。大爆炸理論解釋了很多宇宙現(xiàn)象，然而，尋找宇宙大爆炸的天體物理證據(jù)十分艱難。天文學(xué)家使用了南極望遠(yuǎn)鏡(BICEP2)，他們?cè)诤油庑窍档奈⒉ū尘俺上裣到y(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了偏振現(xiàn)象。科學(xué)團(tuán)隊(duì)在今年早些時(shí)候發(fā)布，在微波背景輻射（CMB）中出現(xiàn)了原初“B型偏振”的信號(hào)。自從原初引力波信號(hào)的第一個(gè)觀測(cè)結(jié)果發(fā)布之后，科學(xué)人士爭(zhēng)議連續(xù)不斷。

普朗克探測(cè)器的科學(xué)團(tuán)隊(duì)近日發(fā)布了分析數(shù)據(jù)，他們相信BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的原初引力波信號(hào)最有可能源于銀河系灰塵釋放的輻射，普朗克科學(xué)團(tuán)隊(duì)與BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)估計(jì)的灰塵數(shù)量不同，實(shí)際是更多的灰塵釋放了偏振信號(hào)?！癇型信號(hào)”可能是本地星系中塵埃物輻射產(chǎn)生的，這不是極早期宇宙在急劇膨脹后留下的引力波印跡。宇宙學(xué)家普遍認(rèn)為，宇宙在大爆炸之后的大約10的負(fù)35秒經(jīng)歷了一場(chǎng)巨大的膨脹。普朗克科學(xué)團(tuán)隊(duì)沒(méi)有完全否認(rèn)BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)的結(jié)論，仍有可能找到原初引力波的證據(jù)，灰塵輻射和原初引力波的信號(hào)皆有可能。

BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)在最初的聲明中聲稱，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的7西格瑪，高于統(tǒng)計(jì)學(xué)5西格瑪?shù)狞S金標(biāo)準(zhǔn)，他們初步證實(shí)了宇宙暴漲理論符合物理學(xué)發(fā)現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但很多研究人員有自己的評(píng)價(jià)，BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)的觀測(cè)數(shù)據(jù)在很大程度上低估了銀河系塵埃輻射產(chǎn)生的影響，他們可能混淆了原初CMB和灰塵輻射的兩種信號(hào)。CMB光子最后分散到太空，當(dāng)?shù)谝淮涡纬芍行栽訒r(shí)，物質(zhì)和輻射或中性原子和光子發(fā)生了“去耦”過(guò)程，CMB光子得以在太空中自由穿梭，最終形成了極其微弱的宇宙微波背景輻射。問(wèn)題的關(guān)鍵是區(qū)分兩種輻射，一是CMB的光子輻射，二是星際塵埃輻射。

有些批評(píng)BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)的研究人員聲稱，他們的觀測(cè)數(shù)據(jù)低估了灰塵輻射信號(hào)的效果，測(cè)量的頻率只設(shè)在單一的150GHz（千兆赫）頻道上。加拿大圓周理論物理研究所的尼爾·圖羅克主任發(fā)出了強(qiáng)烈的質(zhì)疑聲音，BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)的信號(hào)檢測(cè)只有一個(gè)頻率，單一的檢測(cè)方法存在很多的限制，沒(méi)有考慮在其它頻率檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)的相同信號(hào)，很難判定BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)檢測(cè)的信號(hào)必定是宇宙暴漲留下的確鑿證據(jù)。英國(guó)薩塞克斯大學(xué)的天體物理學(xué)家彼得·科爾斯指出，普朗克衛(wèi)星發(fā)布了最新的數(shù)據(jù)，很多積累的證據(jù)顯示，從銀河系的灰顆粒塵發(fā)出了偏振輻射的信號(hào)。

BICEP2團(tuán)隊(duì)在2014年3月份發(fā)布了引力波信號(hào)的探測(cè)成果，牛津大學(xué)和哥本哈根尼爾斯·波爾研究所的粒子物理學(xué)家蘇比爾·薩卡爾隨即發(fā)表了評(píng)論，他認(rèn)為BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)觀測(cè)到的信號(hào)是由本星系中磁化的灰塵輻射產(chǎn)生的，在銀河系高緯度的太空區(qū)域發(fā)現(xiàn)了“灰塵斑點(diǎn)”，它們的輻射頻率在微波之上，在接收儀器上同樣產(chǎn)生了B型偏振信號(hào)，在BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)觀測(cè)的太空區(qū)域出現(xiàn)了環(huán)狀塵埃體，這可能是科學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)生錯(cuò)誤判斷的原因。

普朗克衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)確認(rèn)了在BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)的觀測(cè)區(qū)域出現(xiàn)了由銀河系的污染物產(chǎn)生的偏振輻射，薩卡爾建議將BICEP2團(tuán)隊(duì)和普朗克團(tuán)隊(duì)的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，最終找出問(wèn)題的答案，普朗克團(tuán)隊(duì)和BICEP2團(tuán)隊(duì)不會(huì)停留在此起彼伏的爭(zhēng)議之聲中，兩大科學(xué)團(tuán)隊(duì)很有必要進(jìn)行合作研究，共同檢測(cè)和分析所有數(shù)據(jù)的內(nèi)在含義，確認(rèn)信號(hào)源是出自引力波，還是出自銀河系內(nèi)的塵埃物，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的檢測(cè)結(jié)果將在年底前初見(jiàn)分曉。普朗克探測(cè)器有更好的頻率覆蓋和全空域的搜索功能，BICEP2探測(cè)器則有更高的靈敏性，開(kāi)展探測(cè)器的聯(lián)合搜索可能取得意想不到的效果，從聯(lián)合數(shù)據(jù)的分析中尋找不同信號(hào)源的證據(jù)。

天體物理學(xué)家彼得·科爾斯基本否定了原初引力波結(jié)果的可能，他認(rèn)為將來(lái)可以開(kāi)發(fā)專門(mén)用途的衛(wèi)星，新的衛(wèi)星將靈敏性、空域覆蓋和頻率范圍的優(yōu)勢(shì)相互結(jié)合，諸如：LiteBIRD和COrE衛(wèi)星更適合未來(lái)探測(cè)的需要，普朗克衛(wèi)星探測(cè)器發(fā)現(xiàn)了一些更干凈的太空區(qū)域，避免了銀河系灰塵的干擾，有利于BICEP2科學(xué)團(tuán)隊(duì)探測(cè)可能存在的原初引力波。地基觀測(cè)的偏振實(shí)驗(yàn)室——諸如：南極望遠(yuǎn)鏡、阿卡塔馬宇宙學(xué)望遠(yuǎn)鏡在更干凈的太空區(qū)域能夠獲得更有說(shuō)服力的觀測(cè)證據(jù)。天體物理學(xué)家科爾斯相信，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的合作研究在今后的3到5年可能解決原初引力波爭(zhēng)議的科學(xué)問(wèn)題。

（編譯：2014-9-25）