近日,世界最大星系巡天eBOSS國際科學合作組發現了顯著的重子聲波振蕩信號,并實現了首次用宇宙深處的類星體進行的重子聲波振蕩測量,證實了宇宙在加速膨脹。
eBOSS國際合作組星系成團性工作組聯合組長、中科院國家天文臺研究員趙公博22日介紹,這是首次利用宇宙深處的類星體進行的重子聲波振蕩測量,并在超新星、宇宙微波背景輻射觀測之后,獲得了暗能量存在的又一獨立證據,這也再次證實了宇宙在加速膨脹。
1929年,美國天文學家哈勃發現大多數星系的光譜存在紅移現象,表明這些天體在逐漸后退遠離我們,意味著整個宇宙處于膨脹狀態。這一發現在當時震驚世界,讓千百年來認為“宇宙為靜態”的觀點被打破。
“哈勃發現的是一種時空膨脹效應。”趙公博說,“引力效應只能讓宇宙減速膨脹,而科學家假設了一種能推動宇宙加速膨脹的未知神秘力量,稱之為暗能量。它具有負壓強,能使時空在宇宙學尺度上加速膨脹。”
要確定宇宙的膨脹是加速還是減速,就要測量遙遠天體的距離和紅移關系。天文學上常用的測距方法,是通過測量天體的亮度來推斷距離,這要選取具有絕對亮度的天體作為標準。由恒星演化到最后發生爆炸而形成的超新星可以擔任這個角色。其爆發時亮度能與整個星系相比擬,從很遠的距離外都能觀測到。1998年,由美國、澳大利亞科學家領導的兩個研究小組,幾乎同時在超新星觀測中發現了暗能量存在的證據,以此獲得了2011年諾貝爾物理學獎。
除了超新星,大尺度星系巡天是開展宇宙學研究的重要探針。2015年至今,趙公博領導eBOSS國際合作組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,證實了利用紅移類星體開展宇宙學研究的可行性與優勢,為后續類星體、亮紅星系以及發射線星系巡天奠定了基礎。該項目受到國家自然科學基金委員會和中國科學院“宇宙結構起源”先導B類專項的支持。
類星體是由超大質量黑洞驅動的高光度天體,當物質和能量落向其中心的黑洞,溫度會升高并放出耀眼的光輝,在地球上用2.5米直徑望遠鏡就能觀測到。“幾乎在整個宇宙空間中,我們都能看到類星體。它們是繪制目前為止最大宇宙圖像的理想天體。”eBOSS星系成團性工作組負責人之一阿什利·羅斯說。
趙公博介紹說,這些類星體非常遙遠,現在看到的是它們在宇宙誕生后30億年到70億年間發出的光,遠在地球形成之前。