宇宙暗能量存在的又一獨立證據：重子聲波震蕩！

LEVEL 1——小編解讀新發現

暗能量是什麼？

這是天文學家為了解釋宇宙加速膨脹的觀測結果，而假設的一種東西。

暗能量到底存在嗎？

目前天文學家用三種獨立方法去進行證實，包括作為標準燭光的超新星超新星、宇宙微波背景輻射漲落譜，以及作為宇宙標準尺的重子聲波震蕩。

近日，世界最大星系巡天eBOSS國際科技計劃合作組織發布了最新科學結果，國家天?台領銜宇宙學研究，在紅移0.8到2.2的範圍內發現了顯著的重子聲波震蕩！這個結果與之前的BAO數據結合，證實了暗能量的存在（6.5sigma置信度）。值得一提的是，這次發現的重子聲波震蕩首次採用了高紅移類星體的統計結果，發現了類星體的結團特徵，這恰恰是重子聲波震蕩被「凍結」在宇宙中的特徵。

LEVEL 2——小編解讀關鍵詞

1重子聲波震蕩？

就是宇宙中重子的「疙瘩湯」，其形成是由於早期宇宙聲波形成的。這裡的「聲波」，是早期宇宙中，在引力和光子壓強相互抗衡過程中產生的一種「聲波」傳播。

2紅移空間畸變？

星系喜歡向物質結團稠密的地方運動，這種運動就是星系的本動。星系本動會使得星系在三維空間分布圖像發生畸變。

3 亮紅星系？

亮紅星系是又亮又紅的星系，一般指的是大質量的橢圓星系。

LEVEL 3——小編與你一起燒腦

此處是原文:

世界最?星系巡天 eBOSS 國際科學合作組發布最新結果：國家天?台領銜宇宙學研究

北京時間 2017 年 5 ? 19 ?，世界最?星系巡天 eBOSS 國際科技計劃合作組織發布了最新科學結果： eBOSS 合作組通過觀測距離我們68 億光年到 105 億光年之間 (對應紅移 0.8 到2.2 之間) 宇宙深處類星體的空間分布，發現了顯著的重?聲波振蕩 (BAO) 信號。這是?類?次成功利?遙遠的類星體探測宇宙的膨脹歷史。

結合這個測量與近期 BOSS 合作組等發布的 BAO 測量信號，宇宙?尺度結構星系巡天在6.5 個標準差?平上證實了暗能量的存在。這是除超新星、宇宙微波背景輻射觀測之外的暗能量存在的又?獨?證據。

研究論?於 2017 年 5 ? 19 ?在科學預印本?站發布 (http://arxiv.org/abs/1705.06373)。eBOSS 合作組於當天發布了研究成果 (鏈接：http://www.sdss.org/press-releases/astronomers-make-the-largest-map-of-the-universe-yet/)

國家天?台趙公博研究員? 2015 年起擔任 SDSS-IV extended Baryon OscillationSpectroscopic Survey (eBOSS；2014-2020) 國際合作組星系成團性?作組聯合組長。2015年?今，他領導 eBOSS 合作組按計劃順利完成了類星體巡天觀測和數據處理，以及暗能量等宇宙學前沿問題研究。該研究證實了利??紅移類星體開展宇宙學研究的可?性與優勢，為後續 eBOSS 類星體、亮紅星系以及發射線星系巡天奠定了堅實基礎。國家天?台王鈺婷博?、杜偉博?作為主要作者參與了本項?的研究。該項?受到國家?然科學基?委員會和中國科學院「宇宙結構起源」先導 B 類專項的?持。

天?學家測繪出最?的宇宙圖像

斯隆數字化巡天 (SDSS) 團隊的天?學家?次基於類星體在宇宙空間的位置分布，繪製了揭?宇宙?尺度結構的圖像。類星體是由超?質量?洞驅動的?常遙遠的?光度天體。

「類星體是?常明亮的，所以?乎在整個宇宙空間中，我們都能看到它們。」 eBOSS 星系成團性?作組的負責?，俄亥俄州??學的阿什利?羅斯說，「這使得它們成為我們繪製?前為?最?宇宙圖像的理想天體」。

類星體??尋常的亮度是由於中?存在著超?質量?洞。當物質和能量落向中?的?洞，它們的溫度不可思議地升?並放出耀眼的光輝。正是如此明亮的光輝讓我們可以在地球上?

2.5 ??徑的望遠鏡探測到它們。

eBOSS 星系成團性?作組的另?位負責?，來?中國科學院國家天?台的趙公博講到：「這些類星體?常的遙遠，我們看到的是它們在宇宙誕?之後 30 億年到 70 億年間發出來的光，遠在地球形成之前」。

為了繪製這幅宇宙之圖，科學家利?斯隆地基望遠鏡觀測到了數量空前的類星體。在斯隆數字化巡天擴展的重?振蕩光譜巡天 (eBOSS) 運?的兩年?，天?學家就精確地測量了超過14.7 萬顆類星體的三維空間位置。

通過望遠鏡的觀測我們可以推算類星體的距離，利?它們我們可以繪製類星體的三維空間分布。但是為了理解宇宙的膨脹歷史，單單?張圖是不夠的，科學家們必須進?步使?精巧的技術分析數據，其中就包括重?聲波振蕩 (BAOs, baryon acoustic oscillations)。BAOs 是早期宇宙中的聲波振蕩留下的遺迹。早期的宇宙要?我們今天看到的宇宙熱得多，並且密度很?。在宇宙爆炸後約 38 萬年，由於條件的突然改變，聲波振蕩信息被「凍結」。這些凍結的聲波在宇宙的三維結構中留下了我們今天看到的印記。

這些被凍結的信號，即原初的重?聲波振蕩，產?的過程其實很簡單。因此，我們能夠很好地理解原初 BAO 信號。從宇宙?爆炸後 38 萬年到今天的宇宙都包含相同的 BAO 信號。所以 BAO 可以作為「標準尺」來測量宇宙距離。這就像在?球場上我們可以通過測量?尺相對於觀測者的視?來估計球場的長度。「如同可以??來測量較?的長度單元，?公?或英?來測量城市間的距離，在宇宙學中我們? BAO 尺度測量星系和類星體之間的距離。」來?巴黎-薩克雷?學的博??保利娜?薩羅克解釋說，她測量了投影的 BAO 信號。3在此之前，SDSS 團隊已經對近鄰星系以及星際塵埃粒?做了 BAO 測量，將這項技術應?到了越來越早期的宇宙。當前的研究結果覆蓋了全新的宇宙時間範圍，測量到了地球形成之前 20 億年前的宇宙。

最新的研究結果確認了 20 年來科學家們建?起的標準宇宙學模型。該模型框架下，宇宙演化遵從愛因斯坦?義相對論的預?。該理論中包括可觀測的，但是本質仍未知的能量組分。除了構成像恆星和星系等的普通物質外，宇宙中還包括不可見的，但具有引?效應的暗物質，以及神秘的暗能量。在當前宇宙中，暗能量佔據主導地位，並推動當前宇宙加速膨脹。「我們的結果與愛因斯坦?義相對論理論相?致」， 來?巴黎物理核?能實驗室的赫克托?吉爾馬林說， 「我們現在有了跨越?定宇宙學距離的 BAO 信號測量，結果?致表明簡單的宇宙學模型可以和觀測符合得很好。」

雖然我們了解引?在宇宙學尺度如何起作?，但並?清楚所有。?如究竟暗能量是什麼。來?朴茨茅斯?學的 eBOSS 巡天科學家威廉?珀西?爾說，「我們想進?步理解暗能量。利?像 eBOSS 這樣的巡天揭?暗能量在宇宙演化中的奧秘。」

eBOSS 項?通過在美國新墨西哥阿帕奇?頂天?台的斯隆望遠鏡仍在進?巡天觀測。隨著 eBOSS 項?的推進，天?學家將觀測到更多的類星體和近鄰星系，測繪的宇宙圖像也將隨之增?。eBOSS 結束之後，下?代巡天項?，包括暗能量光譜儀 (DESI)、歐洲空間局 Euclid衛星等項?，將拉開帷幕。這些項?將測繪出? eBOSS 的圖像精度? 10 倍的宇宙圖像，揭?未知的宇宙和暗能量的奧秘。

宇宙三維圖像切?圖。觀測者到星系和類星體的距離以回溯時間 (lookback time) 標註。回溯時間表?從遙遠天體發出的光到達觀測者所經歷的時間。圖中紅點表?類星體 (擁有超?質量?洞的星系) 的坐標位置，黃?點對應斯隆數字化巡天 (SDSS) 觀測到的近鄰星系。右邊緣對應可觀測宇宙的極限，從中可以看到?爆炸之後留下的宇宙微波背景 (Cosmic Microwave Background, CMB)。圖中所?是歐洲航天局的 Planck 衛星觀測到的宇宙微波背景漲落。類星體和可觀測宇宙邊緣的中間??區域稱作?暗時期，表??部分的恆星，星系或類星體還未形成的時期 (圖像版權：阿南德·賴久爾和 SDSS 合作組)

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