簡介
原始引力波,指宇宙大爆炸第一波震。根據21世紀初的宇宙論觀點,宇宙大約在138億年前誕生。初期的宇宙形如一團火球,在宇宙大爆炸後迅速冷卻並形成了現在的宇宙。引力波的發現可以讓科學家第一次“看到”宇宙是怎樣形成的,從而揭開宇宙誕生之謎。引力波是時空曲率的擾動以行進波的形式向外傳遞。引力輻射是另外一種稱呼,指的是這些波從星體或星系中輻射出來的現象。通常在巨大行星爆炸時發生,因為表象極其微弱,通常難以觀測,原始引力波就是在宇宙大爆炸時發生的巨大引力波。尋找意義
宇宙膨脹理論認為,138億年前,宇宙誕生於大爆炸事件。片刻之後,空間本身撕裂,以指數方式膨脹,這一過程稱為暴漲期。這一宇宙最早期事件的痕跡,以宇宙微波背景的方式,仍然留在宇宙之中。但研究人員一直在試圖尋找宇宙膨脹更加直接的證據,即擠壓和拉伸空間的引力波。科學家認為,正是由於引力波的存在,使得早期宇宙出現的微小時空漣漪在暴漲期時被放大,形成了我們今天所看到的宇宙星系、恆星以及行星等。引力波的發現可以讓科學家第一次“看到”宇宙是如何誕生的,早在愛因斯坦時期,廣義相對論就預言了引力波的存在,引力波就像宇宙時空中的微小漣漪,攜帶著一定的能量,其主要起源於宇宙中強大的天體事件,比如宇宙大爆炸、黑洞合併等,但是引力波傳遞到太陽系時已經非常微弱了,此前的探測精度遠沒有達到要求,因此我們很難發現引力波,如果要把引力波具體化,可以將其想像成穿過海洋的海浪,而地球則在大洋的另一邊。
尋找途徑
原始引力波可能可以成為檢驗宇宙模型最好的方法,例如宇宙膨脹——即宇宙在最初的一秒鐘不到的時間裡,如氣球一樣從一個微小的點急速膨脹,粗略估算體積擴大接近10^26倍。尋找引力波的首選之地就是宇宙微波背景輻射,也簡稱CMB,即宇宙大爆炸的殘留輻射,距今只有38萬年。歐洲太空局所屬的普朗克衛星,2009年發射升空,現在正跟隨著它NASA的前輩,威爾金森微波各向異性探測器(WMAP),旨在觀測CMB上各處溫度差異的現象。這些溫度的差異可以讓我們追蹤嬰兒時期的宇宙各部分的密度分布情況,也為我們研究宇宙初始結構組成提供了重要的線索。
由WMAP繪製的宇宙微波背景輻射圖使膨脹理論得以宣傳,它不僅明確地斷言膨脹模型對早期宇宙形態的預測,而且提供了能夠進一步證明的更加精確的手段。科學家相信,在CMB上形成熱斑點的事件,同樣也會產生引力波,並且我們可以估量出引力波的量級,至少有可能通過下一代衛星,我們可以觀測到它們對時空的影響。
當引力波穿過時空,就會在CMB的光量子上以極化模式留下印記。對現有已知波所進行的測量,WAMP的測量值明顯已經達到技術的上限,但是在普朗克衛星更加敏感的儀器的幫助下,新製造的太空飛行器變得“十分幸運”得以檢測原始引力波。
首次發現
2014年3月17日,美國科學家日宣布,他們首次探測到了在宇宙誕生之初的暴漲期中,證明引力波存在的直接證據。美國航空航天局(NASA)稱,這是迄今為止,證明宇宙膨脹理論最有力的證據。這一發現是由哈佛大學史密森天體物理中心的科學家們宣布的。他們通過位於南極的BICEP2望遠鏡探測到了引力波相關的信號。這一望遠鏡能夠探測到宇宙中最為古老的光。NASA表示,這一發現不僅有助於證實宇宙瞬間膨脹,還能夠為理論學家提供關於分離時間和空間的力量的首個證據。
引力波的發現可以讓科學家第一次“看到”宇宙是如何誕生的,證明愛因斯坦的廣義相對論與量子力學的概念之間存在不可分割的聯繫。美媒稱,如果這一發現能夠被其他科學家證實,那么這很可能是有資格獲得諾貝爾獎的成就。