科学家捕获宇宙微波背景漩涡

一位科学家观察到了大爆炸辐射中的旋涡模式，即所谓的宇宙微波背景。由于研究人员已经知道这些特殊的旋涡或“B型”起源于传统的天体物理学，观测结果本身并不令人惊讶。然而，研究表明，科学家正在接近一个更大的发现:在婴儿期穿过整个宇宙的引力波产生了一个B模式。这一观察将使科学家对大爆炸后不到一秒钟内发生的事情有更直观的理解，也可能澄清这一切是如何开始的。

“我认为这是一个巨大的进步。”马里兰州巴尔的摩市约翰·霍普金斯大学的宇宙学家查尔斯·贝内特说，他没有参与观察。"这是一个充满希望的迹象，表明我们能够理解引力波信号."

自从1965年被发现以来，宇宙力学实验室已经向宇宙学家证明了大量的信息。1992年，美国宇航局的宇宙背景探测器(COBE)测量了辐射光谱，发现它具有科学家所期望的特征。COBE还探测到了CMB温度的100，000次变化中的一些，揭示了许多宇宙信息。2003年，美国宇航局的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)和其他实验对这些变化进行了统计研究，发现它们与模型一致。在这个模型中，宇宙包含5%的普通物质，24%的暗物质和71%的暗能量。今年早些时候，欧洲航天局(欧空局)的普朗克空间探测器强烈证实了标准宇宙模型。

科学家怀疑招商银行可能仍在隐藏更多信息。根据标准物理学，温度变化反映了新生宇宙中微小的量子波动。在比光速更快的初始膨胀中，宇宙一再翻倍至其原始大小的60倍，而这些量子波动也扩大到了一个巨大的规模。暗物质和普通物质在重力的作用下，也进入波动状态，成为星系的雏形。宇宙的膨胀也可能在日冕物质抛射上留下了痕迹。

微波可以像湖泊反射光一样被极化。在一片天空中，随机极化模式可以分为两个重叠部分:B模式极化形成右手或左手，而不能形成左手或右手E模式。早期宇宙中物质的聚集只能形成E模式，而宇宙膨胀过程中的引力波可以产生B模式。这些“初始”B模式强度可以揭示宇宙膨胀时的能量强度，并解释宇宙膨胀是如何发生的。

然而，科学家必须首先探测任何形式的B模式。这正是使用10米南极望远镜的研究小组所做的。加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的天体物理学家邓肯·汉森(Duncan Hanson)在论文中描述说，B模式可能来自太阳系的“前景”辐射，也可能是由巨大的物质网络所充满的宇宙引力扭曲了CMB中的E模式图像而产生的。7月22日，该论文发表在arXiv预印文档库中。

起初，汉森和他的同事利用欧空局赫歇尔太空望远镜的宇宙红外辐射数据来估计宇宙的质量分布。然后，他们计算了质量分布对用标准贯入试验观察到的E模式图像的影响，从而预测B模式拉伸小于1度。通过使用这个模板，研究人员可以从数据本身中挑选出B型模式。汉森表示，仅使用中巴数据就可以观察到B模式，但“我们在第一次检测时尽可能保持保守，因此我们选择了对设备影响最不敏感的分析”。普林斯顿大学的宇宙学家大卫·斯珀格尔(David Spergel)说，这一观察本身可能是有用的。对遥远星系的图像观察或宇宙微波背景中的温度变化提供了宇宙中物质分布的信息。然而，对中巴偏振的观察应该提供更清晰的分布信息。

班尼特说，普朗克太空探测器不是专门为寻找B模式而设计的，所以完成这一发现需要很长时间。他还说，该理论无法预测初始B模式的信号强度。“我们真的不知道通胀信号有多弱，因此我们可能无法取得进展。”然而，他说，信号应该比预期的更强——在这种情况下，当普朗克太空探测器在几个月内获得更多数据时，可能会有新的发现。(米妮)

《中国科学日报》(2013年7月30日，第二版国际版)