科研动态混合非参数化方法在暗能量状态方程重构领域取得了前所未有的巨大突破
在1998年，天体物理学家Riess等人利用Ia型超新星的发现揭示了宇宙加速膨胀的现象，这一发现自哈勃1929年提出的宇宙膨胀观测以来，是对我们理解宇宙结构和演化的一次重大突破。为了解释这一现象，科学家们提出了一种名为暗能量的奇异物质，它具有推动宇宙加速膨胀的斥力性质。研究暗能量不仅是理解其本质的关键，也是当前宇宙学领域最热门的话题之一。
探索暗能量的一大挑战在于重构它与其他形式能量（如普通物质和辐射）之间相互作用时所遵循的状态方程。这个任务分为两类：一种是试图限制暗能量可能采用的物理模型；另一种则是不依赖特定的模型来直接测定暗能量属性，即重构其状态方程。这项工作虽然至今仍未完全解决，但通过对其属性进行估计，我们可以更好地了解它是否随时间而变化，并探讨是否存在能够显著超越标准模型ΛCDM（包括冷黑洞、冷黯光子、大气和冷黯粒子）的替代方案。
过去几十年中，一些参数化方法被广泛使用以尝试重构暗能量状态方程，但这些方法都有局限性，如容易受到观测数据偏差或理论前设引入的人为偏见影响，从而限制了它们提供关于最佳宇宙模型的事实证据。在此背景下，一个新的混合非参数化方法最近由中国新疆天文台星系宇宙学团队开发，他们采用了创新性的拉格朗日插值数值积分技术以及岭回归分析结合主成分分析和高斯过程来建立统计框架。
该团队成功应用这种混合型非参数化方法到最新JLA样本中的SN Ia数据上，并且证明了这种方法有效地捕捉到了这方面数据中的信息。此外，他们还展示了单独使用JLA数据时，不会出现明显偏离ΛCDM模型的情况，这表明目前可用观测资料尚不足以支持更大的变异可能性。
然而，由于一些同行已经报告出与ΛCDM不同结果，本研究组计划进一步结合更多观测数据，以确定这些初步结果是否坚持下去。他们也期待着未来中国空间站巡天望远镜（CSST）及欧洲Euclid望远镜等项目将提供更多Ia型超新星样本，这将使得应用混合非参数化法的大规模精确度提升成为可能。本研究得到了中科院西部之光计划和自治区高层次人才计划等项目资助，其详细结果已发表在《The Astrophysical Journal》2021, 913, 24号期刊上。
文章链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abf64a
[图1] 使用模拟光度距离数据重构w(z)随红移变化
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