来源:《科技中国》

　　利用一张新的婴儿期宇宙图，天文学家于3月16日公布，他们已经找到了大爆炸发生的端倪，并第一次找到了在百万兆分之一秒起始时刻宇宙活动的详尽线索。这项研究是由美国航空航天局(NASA)威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)研究小组的科学家报告的。

　　25年前，麻省理工学院的阿兰·H·高斯(Alan H.Guth)提出宇宙大爆炸中有一个快速“膨胀”期的概念。暴胀理论认为，在诞生之初，宇宙应是在一个反重力场里燃烧的，而且经历了暴胀。科学家一直没有找到引发暴胀的原因。而今，WMAP的观测虽没有让暴胀理论最终被肯定，但排除了其他的一些模型。

　　按照暴胀理论，在宇宙开始形成的刹那，其体积应该膨胀了数万亿倍。广泛存在的能量原始爆炸造成了宇宙的诞生。其线索，通常是低水平的辐射，被认为是宇宙微波背景。宇宙暴胀的概念预示着这些线索将给人们留下信号。

　　威尔金森卫星观测到的这些微波给我们画出了一个寿命长达137亿年的宇宙早在38万岁幼龄时的肖象，天文学家告诉我们，这张肖像的细节是宇宙幼年期发育过程的线索。利用此图，研究人员可以修订出在经历大爆炸冷却和原始的黑暗期后星星最早开始形成出现的时间表。科学家指出，星星大约出现在宇宙4亿岁的时候。而此前的估算是2亿年，新的估算与主流理论相符合。

　　NASA的WMAP是专门设计用来记录学者们认为的大爆炸残遗微波的探测器，是NASA戈达德与普林斯顿大学合作的项目，于2001年6月30日发射升空，这个卫星花了大约1年的时间从微波背景上收集敏感的温度变化数据，制作宇宙婴儿期的图片。2003年WMAP小组解码了这些资料，对丰富的物质和能量，以及宇宙的年龄和它膨胀的速度给出了精确的估计。

　　WMAP小组指出，他们是从微波背景中碰撞和涟漪的相对明亮趋向侦察到的这些信号的。这种变化表现出两种偏振辐射中的一种，是很容易找到的宇宙暴胀理论的预示。地面基础和气球携带实验的研究也曾显示出零星的证据。但是WMAP的研究给出了一个完整的拼图，这是宇宙学上的里程碑。

　　天文学家现在能够更为精确地计算出早期宇宙形成过程的大事时间表

　　普林斯顿大学的物理学家莱曼·佩奇(Lyman Page)说：“新的信号比3年前WMAP采集分析的信号弱100倍，比我们从太阳所感受的热辐射信号要弱10亿倍。”研究人员称其为“偏振信号”，他们用这些偏振信号绘制出新的宇宙图。

　　研究人员发现，在1-100亿光年的尺度上的密度波动要比1亿光年尺度上的密度波动大，而这正是暴胀理论所预示的。人们多少年来的疑问就是星星和星系从何而来，新的发现支持量子波动是导致了物质集中和星系形成的学说。

　　按照暴胀理论，可见的宇宙是从太空中很小的点片刻间膨大的，这种情形只有量子力学可以解释。在百万兆分之一秒这样短暂的时间内，它几乎是以不可想象的速度膨胀开来。暴胀理论去掉了“标准”大爆炸理论与宇宙天文学家利用望远镜所做观测的不匹配内容。

　　研究人员已经能够对暴胀时期特定条件的上限做出粗略的估计。在暴胀时期，宇宙中会存在1016亿电子伏特的能量，相比之下，我们现有的最强有力的粒子加速器也只能产生10亿电子伏特的能量。

　　明年，欧洲航天局将发射普朗克人造卫星，其目的也是搜索重力波。普朗克上面安装的整套测试仪器要比WMAP的设备更为灵敏，这将是一场研究竞赛。与此同时，科学家也将继续用气球和地面望远镜搜索宇宙微波。也许再经过几年的数据收集，科学家就能最终拼凑出宇宙大爆炸的过程了。

(责任编辑：史少晨)