暗能量的射电探测——天籁计划简介暗能量的射电探测——天籁计划简介.pdf

中国科学: 物理学 力学 天文学 2011 年 第41 卷 第12 期: 1358 ~ 1366 SCIENTIA SINICA Phys, Mech Astron SCIENCE CHINA PRESS 自然科学基金项目进展· 21 世纪第二个十年的宇宙学· 评述 暗能量的射电探测——天籁计划简介 陈学雷①②* ① 中国科学院国家天文台, 北京100012; ② 北京大学高能物理研究中心, 北京 100871 *E-mail: xuelei@ 收稿日期: 2011-10-12 ; 接受日期:2011-11-14; 网络出版日期: 2011-11-25 国家天文台预研项目基金、国家重点基础研究发展计划(编号: 2007CB8154010)、John Templeton Beyond Horizons 基金和国家自然科 学基金(批准号:资助项目 摘要 宇宙中的中性氢原子产生波长为21 cm 的辐射, 其强度在大尺度上正比于物质密度. 通过射电观测 这一辐射, 可以获得宇宙中物质分布的大尺度结构. 利用大尺度结构功率谱中的重子声波振荡信号作为标准 尺, 可以进行高精度的宇宙学测量, 确定暗能量状态方程参数w, 这提供了一种重要的暗能量观测手段. 我国 在射电天文及相关技术方面有一定基础, 且国内即有电磁环境良好的站址, 有很好的条件开展这方面的研究. 如能及时着手, 有可能在这一领域中取得领先, 并在暗能量研究中取得突破. 本文介绍了通过21 cm 巡天对暗 能量进行观测的方法, 并讨论了天籁计划具体实验设想. 关键词 暗能量, 21 cm, 射电天文学 PACS: 95.85.Bh, 95.36.+x, 98.80.Es, 98.65.Dx, 95.75.Kk 1 引言 之一加以研究[1]. 在21 世纪的第二个十年中, 我们应 该抓住时机, 争取在这一重大科学问题上有所发现 近年来的天文学观测表明, 我们所熟悉的普通 和突破. 物质只占宇宙总密度不到 5%, 而占宇宙 95% 以上的 解决暗能量问题的关键在于进行精确地测定暗 是我们未曾认识的暗物质和暗能量, 其中占宇宙密 能量的性质以检验区分暗能量的不同模型. 目前国 度70 % 以上的是具有极其特别性质的所谓“暗能量”, 际上已提出了多种针对暗能量观测的实验设想, 其 这一成分使得宇宙的膨胀不由于万有引力而减速并 中比较重大的项目有美国的 WFIRST(http://wfirst. 反而加速. 迄今为止, 暗物质和暗能量的本质是什么 /), LSST(), BigBOSS[2] 还不清楚, 用现有的粒子物理标准模型理论和广义 和欧洲的 Euclid(/)等研 相对论无法解释, 这被公认为是当前自然科学中最 究组. 目前大部分的实验设想是基于光学观测, 在技 重大的问题之一, 其解决有可能会导致新的科学革 术上有相当的难度, 耗资较多. 一种新的实验设想是 命! 因此, 暗物质和暗能量问题对于未来的科技发展 利用射电天文学方法, 通过 21 cm 巡天观测暗能量. 有极重大的作用, 各国都在积极对其进行研究和探 这一方法提出时间较短, 方案还不成熟, 但已日益引 索, 我国也把这一问题作为最重要的基础科学问题 起国内外天文学界的重视. 引用格式: 陈学雷. 暗能量的射电探测——天籁计划简介. 中国科学: 物理学 力学 天文学,