[天文物理] 中研院天文研究团队成功研发探索宇宙暗能量之新技术(英文版)
《中研院新闻稿》(2010/07/26)暗能量(dark energy)是一种假想的作用力,用来解释宇宙的加速膨胀;科学家相信宇宙中约有75%的质量和能量是来自暗能量。中研院天文及天文物理研究所博士后研究员张慈锦博士与兼任研究员彭威礼博士最近主持一项跨国研究计划,成功研发出用来绘制“大尺度宇宙结构”(large cosmic structures)的新技术。借此技术,科学家将能更深入地探索谜样的暗能量及其本质和特性。研究团队借由太空中极遥远的氢气体所发出的电波,描绘出“宇宙网”(cosmic web)的图像。此篇研究已于2010年7月22日发表在国际顶尖期刊《自然(Nature)》杂志。
自1998年发现宇宙正在加速膨胀的现象以来,天文学界出现许多理论争相解释暗物质形成的原因。为了验证这些理论的正确性,多年来天文学家一直就“测量大尺度宇宙结构”的方法(例如针对星系团等庞大结构之测量)层面,致力寻找更完美的技术。
一般认为,宇宙形成初期的声波会在星系和气体的大尺度分布留下可侦测的足迹。星系和星系之间有巨大的空隙,形成如海绵般的泡状结构,即一般所熟悉的“宇宙网”。科学家深信,只要测量出这些大尺度结构几十亿年间经历过的变化,即可判断哪一种暗能量学说最为正确。
目前用来绘制“宇宙网”最主要的方法是,透过观测来搜寻在遥远的个别星系中,氢气体所发出的电波讯号。但现有的测量仪器却无法胜任这重大挑战,因为一般而言,个别星系所发射出的电波过于微弱,导致侦测困难。
本研究采用一种另类研究途径,同时测量在宇宙网中许多不明星系之放射电波的加总值。研究团队透过位于美国国家电波天文台的绿堤望远镜(Robert C. Byrd Green Bank Telescope,或简称GBT)进行观测,即刻搜寻并描绘多个星系内的氢气体分布。
更重要的是,此新技术能移除人为电波和较近距离天体的电波干扰,最后存留的电波大多来自非常遥远的宇宙所蕴涵之氢气体。这份作图结果,与先前使用“可见光观测” (optical study)所绘制的结构图详加比对,吻合度相当高,成功验证新方法的正确性。
张慈锦博士表示:“根据我们的研究结果绘制出的氢气图,已达到了前所未有的宇宙遥远处,并且也显示出我们的新技术,在作图上,能够处理资料量庞大的宇宙三维图,也能用来验证在当前数种暗能量理论中,何者最为正确。曾耀寰博士,中央研究院天文及天文物理研究所研究助技师