【科技農業】
成大物理系邱奕儂 跨國研究解鎖宇宙暗能量
2023-04-10

【勁報/記者于郁金/臺南報導】國立成功大學物理系邱奕儂助理教授與德國慕尼黑大學(Ludwig-Maximilians-Universität München)團隊合作,使用國際天文學界X射線和光學兩大巡天計畫-eROSITA和HSC的相關資料,透過理論和模型對比等研究宇宙暗能量,數據結果顯示,宇宙暗能量的密度在膨脹的宇宙演化中為定值;這將有助於科學家解開宇宙持續加速膨脹的奧秘,為宇宙學研究奠下了重要基礎;團隊研究論文(https://reurl.cc/3Om4Dj)4月6日發表於英國「皇家天文學會Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,MNRAS」月刊。


宇宙自大爆炸以來持續膨脹,20世紀末科學家更發現,宇宙膨脹速度在近期又不斷加速;科學界對加速膨脹能量稱之為「暗能量」,但要如何來解釋「暗能量」,是現今相關科學領域急欲解開問題。


天文學界已知,暗能量會抑制大型天體形成,宇宙最大型天體就是星系團,透過觀測宇宙中星系團數目,就能反推出暗能量;2019年德國和俄羅斯合作太空任務eROSITA,其前導計畫中的X射線巡天計畫(eROSITA Final Equatorial-Depth Survey),共找出542個星系團。


邱奕儂助理教授與慕尼黑大學Matthias Klein(馬修·克萊恩)研究員、Sebastian Bocquet(塞巴斯蒂安·博凱)研究員、Joseph Mohr(約瑟夫·莫爾)教授,將X射線拍得的542星系團影像,與臺灣、日本、美國三方合作的昴星團超廣角巡天計畫(Hyper-Suprime –Cam Subaru Strategic Prohram)在同一空域拍得光學影像進行比對與分析,更藉由重力透鏡方法,測量了星系團質量。


邱奕儂助理教授表示,這項研究是國際上第一個結合了2個波段(X射線和光學)大型巡天計畫的資料去進行星系團宇宙學分析;X射線可以觀測到星系團裡獨特熱氣體,找到星系團;光學則有高解晰度,可利用重力透鏡測量星系團質量,二者結合正好相輔相成。


經過理論和模型對比542個星系團,結果顯示,宇宙中大約有76%暗能量,其狀態方程式數值量為w≈-1.25±0.47;這數據表示,暗能量的密度在膨脹宇宙演化中為定值(常數);例如,將愛因斯坦方程式加入一個宇宙常數,就可描述暗能量對宇宙生成影響;此結果也符合其他獨立的研究(包含重力透鏡和宇宙微波背影輻射),而目前天文學界所有觀測證據也都指向暗能量可以被描述為一個宇宙常數。


邱奕儂助理教授進一步指出,團隊目前研究得出數值誤差仍大,但國際上取得星系團樣本只佔了整個天空面積不到1%(≈140平方度),而未來若有大量全天空星系團樣本可進行分析,預料將會大大增進人類對於暗能量了解;整體而言,研究為未來星系團宇宙學立下了重要基礎。


邱奕儂助理教授,德國慕尼黑大學物理學博士,專長為宇宙學、天文物理學;他自2019年開始與德慕尼黑大學合作進行宇宙星系團研究,共發表兩篇第一作者論文,前一篇(https://reurl.cc/klkYDn)和本次論文(https://reurl.cc/3Om4Dj)發表宇宙學研究,皆由他領導和分析所完成。(國立成功大學提供照片)


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