國家天文臺預期發現宇宙暗能量動力學演化

　　近期，世界最大星系巡天eBOSS國際科技計劃合作組織在英國皇家天文學會期刊MNRAS上發布了一組科學目標綜述論文。其中，中國科學院國家天文臺研究員趙公博領導的研究團隊，發表了一項倍受矚目的研究報告，預期eBOSS巡天將有可能首次在3s置信度水平上（即99.7％ CL）發現宇宙暗能量動力學演化。

　　趙公博課題組近期與SDSS-IV extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey（eBOSS；2014-2020）國際合作組一起，完成了對eBOSS巡天的宇宙學預研究。此研究根據eBOSS巡天參數以及具體巡天計劃，量化了利用eBOSS巡天的亮紅星系、發射線星系和類星體在紅移區間0.6到2.2范圍內，測定重子聲波振蕩（BAO）、紅移畸變（RSD）以及宇宙學參數的精度。研究發現，與剛剛順利結束的SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey（BOSS；2009-2014）巡天相比，eBOSS將有能力把暗能量狀態方程的品質因數（FoM）提高3倍左右。這意味著eBOSS巡天將有可能首次在3s置信度上發現暗能量動力學（趙公博等人利用BOSS數據已經在2.5s置信度發現了暗能量動力學跡象；Zhao et al., 2012, PRL, 109, 171301）。此外，eBOSS還將有可能首次區分Normal Hierarchy和Inverted Hierarchy兩種中微子質量的簡并模式。此研究已于2月11日發表在MNRAS上（Zhao et al., 2016, MNRAS, 457, 2377, arXiv: 1510.08216）。文章主要結果見下圖所示。此成果是eBOSS國際合作組首批發布的包括eBOSS巡天綜述（Dawson et al., 2016, AJ, 151, 44）和eBOSS巡天選源（Myers et al., 2015, ApJS 221, 27； Raichoor et al., 2016, A&A 585, A50）等在內的幾篇學術論文之一。趙公博課題組成員（博士后王鈺婷、學生王丹丹、張悅鋮、張瀚宇、高鵬遠），國家天文臺研究員周旭、副研究員鄒虎和清華大學教授陶嘉琳參與了此項國際合作研究。該研究是中科院戰略先導B類專項支持的重點國際合作研究計劃。

　　“重子聲波振蕩巡天”（BOSS，2009-2014），作為美國著名SDSS巡天計劃的一部分，利用一臺2.5米口徑的光學望遠鏡，對10000平方度的天區進行了觀測，得到了紅移0.6以下的一百多萬顆亮紅星系（LRG）的光譜，并首次把重子聲波振蕩（BAO）的距離測量精度提高至1%的水平。

　　2014年7月，作為BOSS的后續項目，“拓展重子聲波振蕩巡天”（eBOSS；2014-2020）正式啟動，這是目前世界上正在運行的最大星系光譜巡天計劃。該巡天計劃依托BOSS項目使用的SDSS 2.5米望遠鏡，將在7500平方度的天區范圍內，在更深的紅移，利用多種類型的天體，在1-2%的精度上測量宇宙重子振蕩（BAO）和紅移畸變（RSD）信號，對于揭示宇宙學核心組分——暗能量屬性等前沿研究具有重要意義。在中科院戰略先導項目的重點支持下，國家天文臺于2013年正式加入SDSS-IV項目，成為所級成員單位（Full Institutional Member）。除eBOSS項目外，SDSS-IV項目還包括近鄰星系動力學巡天MaNGA以及銀河系巡天APOGEE-II，國家天文臺科研人員也已積極深入開展合作研究，并取得了初步成果。