中国天文学家混合型非参数化方法对暗能量状态方程重构研究取得进展

1998年，天体物理学家亚当·利斯（Adam Riess）等人使用Ia型超新星发现了宇宙加速膨胀，这是自1929年哈勃发现宇宙膨胀以来的宇宙学里程碑事件。 科学家进一步提出具有斥力性质的暗能量，来解释宇宙加速膨胀。 暗能量研究分两种：一是限制暗能量物理模型;二是模型无关测定暗能量性质，即重构暗能量状态方程（压强/密度）。 虽然暗能量的本质还不清楚，但是暗能量性质是通往其本质的重要环节，也是当前宇宙学研究热点。 暗能量性质是否会随时间发生演化，可以通过重构暗能量状态方程估计得到。

重构暗能量状态方程包括参数化和非参数化两类方法。 此前的参数化方法有很多局限，所以造成了对重构结果的人为偏袒，不利于找到明显优于标准宇宙学模型（Λ-冷暗物质模型 Lambda-Cold Dark Matter Model，简称 West& FcDM）的宇宙模型。 近期，新疆天文台星系宇宙学团组科研人员提出了一种新的混合型非参数化方法来重构暗能量状态方程。

研究者利用拉格朗日插值数值积分来线性化光度距离积分公式，接着在岭回归分析的基础上，结合主成分分析和高斯过程形成了新的混合型统计方法。 通过模拟数据统计分析，获得暗能量状态方程w（z）随红移的变化（上图），证明了该方法的有效性。 最后，研究人员将混合型新非参数化方法应用到最新的Ia型超新星数据JLA（Joint Light-Curve）样本中，进行暗能量重构研究，发现单独使用Ia型超新星数据时，重构出来的暗能量状态方程没有明显偏离West冷暗物质模型。

新疆天文台星系宇宙学团组博士研究生黄龙与其导师杨晓峰研究员、刘祥研究员及国际同行学者发现偏离West-冷暗物质模型的迹象，研究人员下一步会结合其它观测数据来测定暗能量状态方程。 同时，也期待未来中国空间站巡天望远镜和欧洲欧几里得太空望远镜（Euclid Space Telescope）等巡天数据释放出更大的Ia型超新星数据样本，可以通过应用混合型非参数化方法大幅提高统计精度。

【图、文：节录自中国科学院新疆天文台2021年6月8日新闻公布;新闻资讯由林景明提供】研究全文刊登在2021年5月21日出版的《天体物理学报》

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