美國一個天文學研究小組周一公布,首次探測到宇宙在一百四十億年前大爆炸的「回音」,即散發於宇宙間的重力波(gravitational waves)。這是宇宙誕生後急速膨脹的直接證據,被天文學界形容為近二十年來最重大發現。如獲得確認,不但證實宇宙膨脹的理論,其重要性更被形容為值得奪取諾貝爾獎。
一般認為宇宙是於一百四十億年前在大爆炸中瞬間誕生,粒子經歷三十八萬年冷卻後組成原子,原子再形成今天的恒星、行星及星系。而重力波是宇宙大爆炸後首個震動,隨着宇宙空間急速膨脹,重力波亦漸弱,卻仍殘留宇宙間。已故物理學家愛因斯坦於一九一五年的廣義相對論中曾提出重力波,但重力波過去從未被探測到。
哈佛史密森尼天體物理中心早前聯同美國史丹福大學、美國太空總署(NASA)噴射推進實驗室及加州理工學院等,透過位於南極的宇宙背景圖像極化望遠鏡(BICEP),掃描銀河系外被星塵干預最少的「南洞」(Southern Hole)及分析微波背景輻射。研究團體包括來自台灣的科學家、史丹福大學物理學副教授郭兆林(Chao Lin Kuo),他主張在高海拔及極低溫的南極觀測宇宙微波,花三年時間最終有所發現。台灣大學物理系教授吳俊輝指,美國研究團體之所以有重大突破,關鍵在於由郭獨門設計的偵測器。
領導研究的哈佛史密森尼天體物理中心天文學家科瓦奇(John Kovac)表示,發現重力波是當下天文學界其中一個最重要的研究目標,有助了解宇宙起源及星體發展的過程;亦證實了愛因斯坦的廣義相對論與量子力學之間有不可分割的關係。
重力波發現仍有待進一步核實,但消息已振奮不少天文學家。美國太空總署(NASA)指,這是迄今為止,證明宇宙膨脹理論最有力的證據。研究員洛貝稱,今次發現可解答「我們為何存在?宇宙是怎樣開始?」等問題。
1.宇宙年齡將近140億歲,從銀河系觀測它呈球體形,從每個方向向外延伸140億光年,且每個地方溫度平均。
2.宇宙誕生至今的時間,不足以讓光線從宇宙一端穿梭到另一端、混合熱能及冷源至平均溫度。
3.上述情況可以一杯咖啡作簡單比喻,就像使用望遠鏡觀察一點六公里外的咖啡杯,從它的煙霧推測其現時溫度。
4.觀測點被不止一杯咖啡環繞,且它們溫度相同,這並非偶然。
5.若有一個咖啡壺能在同一時間把咖啡倒進所有杯子,便能解釋為何咖啡保持相同溫度。
6.這亦是宇宙膨脹理論。大爆炸後不到一萬億分之一秒,宇宙以快於光速的速度擴張,產生的細小波紋至今仍殘留宇宙。
7.天文學家在宇宙微波背景輻射中,發現這些古老波動的證據,亦是愛因斯坦所提出的重力波。
8.回到咖啡比喻,一壺咖啡以快過光速的速度向各處散發,便可達至同時冷卻,類似宇宙膨脹理論。
本報綜合報道