一个天文学家团队去年报告了来自早期宇宙的引力波证据,现在已经撤回了这一声明。对该团队位于南极的BICEP2望远镜和欧洲航天器普朗克记录的数据进行的联合分析表明,该信号可以完全归因于银河系中的尘埃,而不是具有更古老的宇宙起源。
欧洲航天局(ESA)在1月30日宣布了期待已久的成果,此前一天,普朗克卫星团队的法国成员无意中在网上发布了该成果的摘要,然后在被撤下之前被广泛传播。
2014年3月的发现是由在南极操作一个名为BICEP2的射电望远镜的研究人员发布的。该结果取决于宇宙微波背景辐射(大爆炸的遗迹辐射)偏振中卷曲图案的发现。该团队将这种图案归因于引力波——时空中的涟漪——在宇宙最早的时刻产生,当时宇宙学家认为宇宙经历了一次短暂但动荡的膨胀时期,称为暴胀。如果探测到,原始波将证实高度成功但未经证实的暴胀理论。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
但是银河系中的尘埃也会发出偏振光,这种偏振光也可能具有相同的卷曲图案印在上面。天文学家在过去一年中多次暗示,BICEP2团队被银河系信号所迷惑(参见“全银河系尘埃图使引力波搜索变得混乱”)。普朗克-BICEP2分析证实,BICEP2不能声称已经看到了原始引力波的证据。
一切都归咎于尘埃
在联合分析中,研究人员将BICEP2望远镜在150千兆赫 (GHz) 频率下记录的数据与普朗克在353 GHz频率下从同一片天空记录的数据叠加,353 GHz频率下几乎所有偏振光都来自尘埃。(普朗克还在较低频率下记录偏振信号。)这两个数据集被证明是匹配的——BICEP2发现其最强信号的区域与普朗克尘埃信号最强的区域相同,这表明BICEP2信号几乎完全是由于尘埃造成的。
巴黎-南大学的普朗克天文学家让-卢普·普吉特在欧空局的新闻稿中说:“这项联合工作表明,一旦去除银河系尘埃的辐射,对原始B模式的探测就不再可靠。” “因此,不幸的是,我们未能证实该信号是宇宙暴胀的印记。”
约翰·霍普金斯大学位于马里兰州巴尔的摩的宇宙学家马克·卡米昂科夫斯基说:“我不再相信BICEP2探测到了引力波信号”,他不是这两个团队的成员。
英国剑桥大学的普朗克研究员乔治·埃夫斯塔休表示,这一结论并不令人意外。“我不知道人们为什么如此兴奋,”他说。“从科学的角度来看,这里没有什么戏剧性的。”
“不幸的”泄露
埃夫斯塔休将1月29日的泄露事件描述为“不幸”和“粗心大意”。“BICEP团队的人认为他们第一次处理宣传的方式不对”,并且每个人都渴望以更谨慎的方式公开联合分析。
卡内基梅隆大学位于宾夕法尼亚州匹兹堡的宇宙学家拉斐尔·弗劳格是第一批质疑BICEP2研究结果的研究人员之一,他也同意这一观点。“如此令人期待的结果以这种方式呈现给公众有些不幸,”他指出。他拒绝讨论联合分析的细节,因为论文尚未公布,但他指出“从这些图中可以清楚地看出,BICEP2在3月份公布的结果中低估了尘埃的水平,这与我们的论文中所说的相符”(参见“引力波的发现面临审查”)。
哈佛-史密森天体物理中心位于马萨诸塞州剑桥市的BICEP2首席研究员约翰·科瓦奇在欧空局的新闻稿中说:“当我们最初在我们的数据中检测到这个信号时,我们依赖于当时可用的银河系尘埃辐射模型。” “这些模型似乎表明,我们选择观测的天空区域的尘埃偏振远低于检测到的信号。”
最新的发现并不意味着不可能在微波背景辐射中找到引力波的证据——只是BICEP2无法在银河系噪声中最终探测到信号。
卡米昂科夫斯基说:“有一条清晰的前进道路。” “如果我们进行更多这种类型的多频率测量,我们将能够精确地将尘埃信号与[原始]信号分离出来”,并更彻底地搜索引力波。
本文经许可转载,并于2015年1月30日首次发表于《自然》杂志。