中国国家天文台的研究员陈学雷向中国青年报记者解释,如果宇宙初创之时被猛烈地撕开,那么这种时空的急速变化会带来引力场的变化。就像在平静的水面投下一块石子,引力场变化以波动的形式向四面八方传播开来,形成引力波。
但138亿年过去了,如何寻找宇宙第一波?它并不像金缕玉衣等文物一样可触摸,也不像一缕阳光或一阵清风能被感触。它微弱的波动信号,被小心地隐藏在宇宙微波背景辐射中——宇宙大爆炸发生后大约38万年时,当光第一次可以在宇宙中自由传播时留下的遗迹。如果用温度来表示辐射强度,它可算得上“冷冷冰冰”——平均只有3开尔文,大约零下270摄氏度。1964年微波背景辐射首次被发现,成为了现代宇宙学开启的标志。
捕捉到引力波一瞥影像的,是哈佛大学史密森天体物理中心的约翰·科瓦克教授所带领的团队。这是一个大约50人的天文学家小组。毕业于北京大学,如今是麻省理工学院物理系爱因斯坦和帕帕拉多研究员的苏萌也在其中。
他向中国青年报记者解释,这次在宇宙微波背景辐射这个大爆炸遗迹中寻找的,是一种叫做B-模式的偏振,与宇宙微波背景辐射中的另一种偏振不同,这种B-模式偏振在大尺度上只可能由原初引力波造成。
如果你厌烦这些晦涩难懂的术语的话,那么以下这个比喻,或许有助于你理解科学家研究之困难:如果宇宙微波背景辐射被比做是一望无际、深达几千米的海洋,那么这种B-模式偏振的强度,就像是微风在洋面上吹起的细小波纹。
干燥而大气稀薄的南极成为宇宙“考古发掘”的最佳地点,原因是宇宙微波背景辐射的波段极容易被水蒸气所吸收。“挖掘工具”是一个叫做宇宙泛星系偏振背景成像(Bicep)的望远镜。在长达6个月的南极极夜时间,它紧紧盯着太空中“最干净的一块天区”——一块差不多相当于1000个月球拼成平面那么大的地方——仔细寻找引力波的信号。