暗能量巡天发布六年研究成果：6.69亿个星系数据助力约束宇宙加速膨胀

8月4日，暗能量巡天项目(DES)发布历时六年的暗能量探测成果。该项目汇总形成18篇相关论文，基于2013年至2019年间获取的近30万张天文图像，记录了6.69亿个星系、数千个星系团以及3000多颗超新星的信息，用于研究宇宙加速膨胀和宇宙结构演化。

为了实现DES，费米实验室制造了一台极其灵敏的5.7亿像素数字相机DECam，并将其安装在位于智利安第斯山脉的美国国家科学基金会托洛洛山美洲际天文台的布兰科4米望远镜上。(图片由Reidar Hahn/费米国家加速器实验室提供。)

暗能量被认为约占宇宙组成的70%，是驱动宇宙加速膨胀的无形力量。由于无法直接成像，科学家主要通过其对宇宙膨胀历史和大尺度结构生长的影响进行探测。此次DES成果显示，暗能量表现得类似一种稳定不变的力，即物理学中所称的“宇宙常数”;宇宙膨胀历史与标准宇宙学模型相符，该模型认为宇宙大约由70%的暗能量、25%的暗物质和5%的普通物质构成。

DES使用安装在智利托洛洛山美洲际天文台布兰科4米望远镜上的5.7亿像素暗能量相机(DECam)开展观测。DECam由费米国家加速器实验室牵头制造，阿贡国家实验室参与了相机约20%的机械工程和设计工作，包括相机控制系统、快门控制系统，以及用于稳定电荷耦合器件(CCD)的冷却系统。

在科研支撑方面，阿贡国家实验室利用其先进光子源(APS)这一同步辐射X射线光源，对DECam的CCD成像传感器进行了详细表征，以测试其均匀性。CCD传感器对获取遥远暗淡星系的稳定清晰图像至关重要，直接关系到弱引力透镜测量的精度。

弱引力透镜是DES的重要观测手段之一。该方法通过测量遥远星系光线在穿越宇宙物质网络时发生的微小形变，反推出不可见物质的分布。阿贡国家实验室还主导了DES弱引力透镜分析，并参与开发“元探测”方法，用实际巡天数据模拟弱引力透镜剪切信号变化，从而降低仪器偏差，提高测量精度。

DES合作项目汇集了来自7个国家35个机构的400多名天体物理学家。项目综合使用重子声波振荡、Ia型超新星、星系团和弱引力透镜四类观测手段，是首个在同一协调计划中同时采用这四类探测方式的巡天项目。

相关成果也将为下一代暗能量研究提供方法基础。由美国国家科学基金会和美国能源部支持、依托智利维拉·鲁宾天文台开展的“时空遗产巡天”(LSST)已于6月开始全面运行，计划在十年内拍摄数百万张南半球天空图像。阿贡国家实验室科学家将继续参与LSST数据分析工具和理论模型建设，用于推进暗能量与暗物质相关研究。