偵測到大爆炸微波輻射的研究持續受到質疑

偵測到大爆炸微波輻射的研究持續受到質疑
高瞻計畫特約編譯葉承効/國立臺灣大學物理學系高涌泉教授責任編輯

編譯來源：Criticism of Study Detecting Ripples From Big Bang Continues to Expand

今年三月，宇宙銀河系外偏振背景影像（Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization，以下簡稱BICEP）團隊透過位於南極的BICEP2望遠鏡，觀測到宇宙大爆炸所產生的重力波。若此研究屬實，那麼將是近現代最重要的宇宙學研究成果，因為這證明了宇宙大爆炸理論。但是自從該團隊的研究成果問世以來，就一直不斷有學者提出質疑。

圖片來源：維基百科

關於宇宙開始的理論，在過去三十年的核心理論是建立在「大爆炸」及「暴脹」之上。所謂的暴脹是指大爆炸後的10⁻³⁶秒開始，持續到大爆炸後10⁻³³至10⁻³²秒的宇宙空間膨脹狀態，並在宇宙中留下重力波波紋。暴脹解釋了宇宙的起源，以及宇宙的諸多特性。

歐洲太空總署最近使用普朗克衛星（Planck Satellite）的數據證明BICEP2所觀測的宇宙中含有足量的星際間塵埃，可能會影響望遠鏡所得到的觀測影像。首位針對BICEP研究成果提出星際間塵埃變數的學者佛洛格（Raphael Flauger）認為「顯而易見地，大部分的信號都是由星際間塵粒所造成的。」

普朗克衛星於2008年發射，進行宇宙輻射的調查與研究。普朗克衛星可以透過許多頻率波長比較宇宙的亮度，來分辨星際間塵埃的特殊信號。相較之下， BICEP2望遠鏡則只能使用150吉赫的頻率進行觀測。

但是使用普朗克衛星數據的學者中，也對這樣的數據是否能全盤推翻BICEP的研究成果感到存疑。奧賽研究院的學者奧蒙特（Jonathan Aumont）說：「我們的研究從未意味著他們完全沒有測量到來自宇宙的訊號。由於兩個團隊所用的觀測技術與訊號處理方式相當不同，我們無法確定BICEP的結果有多少部分來自塵埃。」

但普朗克團隊與BICEP團隊都同意這並非研究的結束，相反地，透過雙方在觀測技術與數據結果的交流，運用更縝密的比較與研究後，仍然可以在宇宙物理學上有極大的突破。BICEP團隊目前已向普朗克團隊取得其數據進行分析。

即使重力波或許未必BICEP所觀測到的那麼強，但是普朗克衛星的數據並無法證明重力波不存在。芝加哥大學的宇宙物理學者透納（Michael S. Turner）說：「這將是一場長期抗戰，但是若可以找出早期宇宙的真相，那麼一切努力就都值得了。星際間塵埃一直是天文物理學和宇宙物理學研究的主要障礙，它遍布宇宙，而我們對他的了解卻又是那麼地少。」但是也有學者抱持較悲觀的態度。如普林斯頓大學的斯坦哈特（Paul J. Steinhardt）則認為 BICEP2的研究報告應撤回，學者都應該回到「好的」科學研究。

BICEP團隊的主要研究員柯瓦克（Luka Kovac）承認對於星際間塵埃的研究與發現來自暴脹的重力波相比，不會那麼引人注意，但是他說道：「在實驗的過程中，科學家必須與為了獲得答案所投入的一切努力保持距離。……如果我們的觀測或分析有嚴重錯誤，那將是讓我最失望的事。目前最重要的問題是星際間塵埃對於信號的貢獻究竟是多少。」

普林斯頓大學的天文物理學者佩吉（Lyman Page）說這整個事件示範了科學的崎嶇進展：「退一步看，有人能夠完成一項對於宇宙的精確測量，這個結果被大家充分討論，然後在如此短的時間之內被另一項測量駁斥，這實在是驚奇之事。這證明了這是一個健全的研究領域。」