通过原始引力波的最新搜索没有发现信号，早期宇宙理论已经不可行
文章图片
文章图片
大尺度宇宙可以通过只涉及少数参数的模型来充分描述 。 这个冷暗物质 (LCDM) 模型假设宇宙的膨胀是由两种暗成分 ， 暗能量和暗物质的存在驱动的 ， 我们今天观察到的星系结构是由早期的小密度变化引起的 。 宇宙 。 然而 ， 宇宙学家预计这些原始密度波动伴随着时空结构本身的波动 。 这些引力波可以通过宇宙微波背景 (CMB) 中的预测信号观察到 。 BICEP/Keck Collaboration 一直是寻找这一杰出信号的领跑者 ， 它报告了其最新数据集 ， 但没有发现引力波的证据 。
由此产生的限制进一步限制了一类流行的模型预测 ， 这表明我们要么接近检测 ， 要么到达需要考虑不同通胀模型和可能替代方案的十字路口 。 此外 ， 分析表明 ， 研究人员正确理解了掩盖这一遗迹特征的天体物理污染物 。 通过减少这种污染的不确定性 ， 我们应该对未来的任何检测声明更有信心 。
对遗迹引力波的有力探测将证实我们的宇宙很可能是由一种称为暴胀的机制形成的 。 暴涨是在 1980 年代初引入的 ， 以解决宇宙学的一些最大难题 ， 直到今天 ， 它还是早期宇宙中最被广泛接受和最合理的理论 。 如果该理论是正确的 ， 并且引力波充满了早期的宇宙 ， 那么宇宙学家预计 ， CMB 中应该会印上一种独特的模式 ， 称为B模式 。
在2014年 ， 在南极的BICEP实验 ， 报告的可能的证据乙模式 ， 但结果证明信号仅仅是我们自己星系中的尘埃产生类似 CMB 的辐射的结果 。 虽然这令人失望 ， 但它集中精力解决尘埃问题 。
原则上 ， 可以区分 CMB 和灰尘 ， 因为它们在光谱上不同 。 多年来 ， 来自 BICEP 实验和名为 Keck Array 的联合项目的研究人员使用不同频率的数据开发了尘埃模型 。 通过去除估计的尘埃贡献 ， BICEP/Keck 合作已经能够对引力波贡献设置一个逐渐收紧的界限 。 此界限通常以张量与标量之比的形式给出 r ， 它表征了引力波相对于密度波的幅度 。 在 BICEP/Keck 之前 ， 根据普朗克卫星的 CMB 观测 ， 已知张量与标量之比小于 0.11 。 使用 BICEP/Keck 数据 ， 界限下降到 r < 0.09 ， 在2016年 ， 然后到 r < 0.07 。
今年早些时候 ， 对普朗克数据的分析将边界推低 ， 现在 BICEP/Keck 的最新结果提供了迄今为止最严格的约束 ，r < 0.036 。 BICEP/Keck 团队通过结合来自他们自己的实验的三个频率（96 GHz、150 GHz 和 220 GHz）的数据 ， 并辅以来自 WMAP 和普朗克卫星的档案数据 ， 缩小了这一限制 。
在评论这个新上限的理论含义之前 ， 重要的是要注意最新的分析对未来检测信号的前景有多大 。 由于前景是检测的限制因素 ， 因此准确的灰尘建模至关重要 。 尘埃模型主要基于普朗克卫星的高频观测 ， 准确地说是 353 GHz 数据 。 灰尘在较低频率下变得不那么重要 ， 但对于较小的张量与标量比 r ， 尘埃仍然是天空中最强的信号 。
【通过原始引力波的最新搜索没有发现信号，早期宇宙理论已经不可行】如果尘埃比目前假设的更复杂 ， 它的建模将需要更多的频率 ， 或者更糟糕的是 ， 也许尘埃太复杂而根本无法建模！观测首次对尘埃模型的所有参数进行了约束 ， 团队的分析表明该模型准确地捕捉到了尘埃的行为 。 这是一个令人兴奋的消息 ， 因为它表明我们在去除灰尘污染方面处于良好状态 ， 并且如果信号足够大 ， 我们可以很好地进行检测 。
推荐阅读
- 简述相对论发展史：从伽利略到引力波
- 妻子说在外逛街，丈夫通过手机定位却显示在宾馆，一时冲动酿成惨剧
- 一旦准备好初始状态，通过计算机的量子状态演变将由算法要求的序列确定
- 如果人类发现其他星球的原始文明，会跟他们建立友好关系吗？
- 为什么陆地上的风速比海洋上的慢？ 可以通过实验测验
- 通过一些自然现象，可以预知冬季的气候
- 玛雅文明主要集中于天文、历法等领域，其他方面与原始部落无甚差别
- Nature Sustain|南京大学研发新型石墨烯气凝胶，通过界面光热催化实现更环保、更高转化率的酯化反应
- 引力以光速传播，为什么能逃离黑洞？从广义相对论和量子场论说起
- 原始密林景观，网友说比一线天更壮观，村民带路一探究竟