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(六月)邱奕儂教授與德國慕尼黑大學團隊合作,藉助觀測資料,並透過理論和模型對比研究宇宙暗能量

20世紀末科學家發現,宇宙除了自大爆炸以來不斷膨脹外,其膨脹的速度也正在加速。科學界對加速膨脹的能量稱之為「暗能量」。要如何來解釋「暗能量」,是現今相關科學領域急欲解開的問題。天文學界已知,暗能量會抑制大型天體的形成,宇宙最大型的天體就是星系團,透過觀測宇宙中星系團的數目即可反推出暗能量。
邱奕儂教授與慕尼黑大學 Matthias Klein 研究員、Sebastian Bocquet 研究員、Joseph Mohr 教授,將eROSITA(2019年德國和俄羅斯合作的太空任務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)的542個星系團X射線影像,與HSC SSP(台灣、日本、美國三方合作的昴星團超廣角巡天計畫Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program)在同一空域拍得的光學影像進行比對分析,更藉由重力透鏡的方法,測量了星系團的質量。此項研究是國際上第一個結合了X射線和光學兩個波段的大型巡天計畫資料所進行的星系團宇宙學分析。X射線可以觀測到星系團裡獨特的熱氣體,找到星系團;光學則有高解晰度,可以利用重力透鏡測量星系團的質量。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%的暗能量,其宇宙狀態方程式參數的數值為 w≈-1.25±0.47。這數據表示暗能量的密度在膨脹的宇宙演化中為定值。相當將愛因斯坦方程式加入一個宇宙常數,就可以描述暗能量對宇宙生成的影響。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。此外,團隊目前研究得出的數值誤差仍大,但國際上取得的星系團樣本只佔了整個天空面積不到 1%(約140 deg2),而未來若有大量的全天空星系團樣本可以進行分析,預料將會大大增進人類對於暗能量的了解。本研究為未來的星系團宇宙學立下了重要基礎。

詳見 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023)