【本報綜合外電報導】包括史丹福大學的台灣科學家郭兆林在內的美國天文學家科研小組十七日宣布,他們發現了「天文學界的聖杯」—大爆炸後一兆分之一秒,宇宙急速擴張留下的印記、愛因斯坦將近一世紀前提出的重力波。這對天文物理相當重要的發現,可以刪除錯誤的理論,重新整理正確的理論。
許多科學家相信,宇宙在大爆炸後以驚人速度擴張,但先前一直找不到證據。美國天文學家觀察一百三十八億年前大爆炸殘留的「餘燼」,終於首度找到證據。三十多年前提出膨脹理論的理論物理學家古斯表示,新發現「值得拿諾貝爾獎」。牛津大學天文物理學家林托特表示,這項發現是宇宙學近二十年來最重大發現,許多宇宙學家恐怕將興奮得失眠。
重力波研究團隊成員之一的郭兆林說:「這真讓人興奮,我們首次發現了重力波的直接影像,並證實了整個宇宙起源的理論。」明尼蘇達大學的副教授普萊克形容,他們的研究原本有如大海撈針,但「我們卻找到一根鐵撬」。
參與研究的約翰霍普金斯大學物理學家卡明柯斯基表示,新發現找到宇宙學遺失的環節。愛因斯坦一九一五年提出相對論,一九八○年代又有科學家提出膨脹理論,但直到現在,科學家找不到兩者間的關聯:重力波。重力波是以光速穿透宇宙的波動。
哈佛大學史密森天體物理學中心、史丹福大學、加州理工學院、美國太空總署(NASA)噴射推進實驗室、明尼蘇達大學等單位研究人員,利用位於南極的BICEP2望遠鏡掃描天空長達三年,分析微波背景輻射,獲得最新成果。他們掃描銀河系外的「南洞」,因為那裡的星塵等干擾觀測的物質較少。
大爆炸後,宇宙處於渾沌,充滿溫度極高的粒子。歷經三十八萬年冷卻,粒子組成原子,再形成恆星和星系,數十億年後,環繞恆星的氣體和星塵形成行星。重力波在大爆炸後的三十八萬年間,頻繁穿梭在宇宙間。
領導研究的哈佛天文學家柯瓦克說:「發現重力波是當下天文學界最重要的一個研究目標之一。」它能幫助天文學家理解宇宙的起源,了解宇宙如何發展出星系、星體和星雲等天體的歷程。
大爆炸
大爆炸(Big Bang)一詞首先是由英國天文學家霍伊爾所採用。霍伊爾支持宇宙穩態模型學說。
大爆炸是描述宇宙誕生初始條件及其後續演化的宇宙學模型,這一模型獲得現今科學研究最廣泛的支持。
所謂的大爆炸觀點是:宇宙從將近一百三十八億年前,由一個密度極大且溫度極高的太初狀態演變而來,並經過不斷擴張到達今天的狀態。
物理學家進一步推測:宇宙過去曾處在一個密度極高且溫度極高的狀態,大型粒子加速器在類似條件下的實驗結果也支持此理論。
小檔案
郭兆林
一九九四年畢業於台大物理系,二○○三年獲柏克萊加大天文物理學博士。曾於噴射推進實驗室(JPL)做博士後研究,二○○八年元月到史丹福大學出任物理系及SLAC加速器中心助理教授。
二○○九年二月因宇宙天文物理學的研究,獲史隆基金會(Alfred P. Sloan Foundation)獎金。隨後率史丹福團隊,研究宇宙天文物理,獲美國國家科學基金會(NSF)贊助。
經由在南極的研究,取得宇宙大爆炸的重要發現。郭兆林曾說,南極是宇宙背景輻射研究的聖地,因高海拔、低溫,持續九個月的穩定氣候,加上NSF完整便利研究支援與居住設施,是研究宇宙最好的地方。