1998年，天體物理學(xué)家Riess等使用Ia型超新星（SN Ia）發(fā)現(xiàn)了宇宙加速膨脹，這是自1929年哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹以來(lái)的宇宙學(xué)里程碑事件?？茖W(xué)家進(jìn)一步提出具有斥力性質(zhì)的暗能量，來(lái)解釋宇宙加速膨脹。暗能量研究分為兩種：一是限制暗能量物理模型；二是模型無(wú)關(guān)測(cè)定暗能量性質(zhì)，即重構(gòu)暗能量狀態(tài)方程（壓強(qiáng)/密度）。雖然暗能量的本質(zhì)尚不清楚，但是暗能量性質(zhì)是通往其本質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，也是當(dāng)前宇宙學(xué)研究熱點(diǎn)。暗能量性質(zhì)是否會(huì)隨時(shí)間發(fā)生演化，可以通過(guò)重構(gòu)暗能量狀態(tài)方程估計(jì)得到。

　　重構(gòu)暗能量狀態(tài)方程包括參數(shù)化和非參數(shù)化兩類方法。此前的參數(shù)化方法有較多局限，造成了對(duì)重構(gòu)結(jié)果的人為偏袒，不利于找到明顯優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型（ΛCDM）的宇宙模型。近日，中國(guó)科學(xué)院新疆天文臺(tái)星系宇宙學(xué)團(tuán)組提出了一種新的混合型非參數(shù)化方法來(lái)重構(gòu)暗能量狀態(tài)方程。研究利用拉格朗日插值數(shù)值積分來(lái)線性化光度距離積分公式，并在嶺回歸分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合主成分分析和高斯過(guò)程形成了新的混合型統(tǒng)計(jì)方法。通過(guò)模擬數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，獲得暗能量狀態(tài)方程w(z)隨紅移的變化（如圖），證明了該方法的有效性?？蒲腥藛T將混合型新非參數(shù)化方法應(yīng)用到最新的Ia型超新星數(shù)據(jù)JLA（JointLight-Curve）樣本中，進(jìn)行暗能量重構(gòu)研究，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用Ia型超新星數(shù)據(jù)（JLA）時(shí)，重構(gòu)出的暗能量狀態(tài)方程沒(méi)有明顯偏離ΛCDM模型。該混合型非參數(shù)化方法及對(duì)JLA數(shù)據(jù)的應(yīng)用分析結(jié)果發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。

　　考慮到少數(shù)國(guó)內(nèi)、國(guó)際同行學(xué)者認(rèn)為發(fā)現(xiàn)了偏離ΛCDM模型的跡象，研究下一步將結(jié)合其他觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)定暗能量狀態(tài)方程。同時(shí)，期待未來(lái)中國(guó)空間站巡天望遠(yuǎn)鏡（CSST）和歐洲Euclid望遠(yuǎn)鏡等巡天數(shù)據(jù)釋放出更大的Ia型超新星數(shù)據(jù)樣本，可以通過(guò)應(yīng)用混合型非參數(shù)化方法大幅提高統(tǒng)計(jì)精度。

　　該研究由新疆天文臺(tái)星系宇宙學(xué)團(tuán)組博士研究生黃龍與其導(dǎo)師、研究員楊曉峰、劉祥共同完成。研究工作得到中科院“西部之光”和新疆維吾爾自治區(qū)高層次人才計(jì)劃等的支持。

　　論文鏈接 

使用抽樣的模擬光度距離數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)暗能量狀態(tài)方程得到w（z）隨紅移的變化