近日，由中山大學物理與天文學院2016級本科生張震宇、顧淦、王小馬同學等完成的《Non-parametric dark energy reconstruction using the tomographic Alcock-Paczynski test》一文，被國際天體物理雜誌The Astrophysical Journal（簡稱ApJ）接收發表。論文第一作者為張震宇同學，通訊作者為物理與天文學院李霄棟副教授。
論文中，三位學生學習了李霄棟副教授等人於2014年提出的tomographic Alcock-Paczynski方法（以下簡稱「切片AP方法」），用來限制暗能量參數。「切片AP方法」是一種分析巡天數據的方法。簡言之，科學家在獲得星系巡天數據後，需要嘗試採用特定的宇宙學參數（如暗能量比例、狀態方程w等）才能重構出物質3維分布；當所嘗試的參數與真實宇宙的參數有偏差時，重構出的結果就會出現異常，具體表現為「隨紅移變化的徑向-角向不對稱性」。「切片AP方法」利用這一現象檢驗宇宙學理論，認為能做到「隨紅移演化的不對稱性最小」的理論參數是最接近真實的。該方法於2016年應用到SDSS巡天時獲得了當時最強的暗能量參數限制。
論文還採用了「非參數化」的統計方法來重構暗能量狀態方程w。一般地，人們進行物理量的擬合回歸時，都要假定它具有某種特定的形式（如線性、多項式、指數、正弦震蕩等），這些先驗的假定就給擬合回歸帶來了模型依賴的局限性。「非參數化」方法是一種克服這種局限性的技術，能得到不依賴具體數學函數模型的一般性結果。2017年國家天文臺趙公博研究員等在頂級期刊Nature Astronomy發表了一篇著名的暗能量重構文章，就採用了這種方法。
使用「切片AP」與「非參數化」分析方法得到的暗能量狀態方程w限制結果。相比傳統的分析方法結果（紅色區
域），加入「切片AP」方法的結果（藍色區域）把低紅移的精度提高了一倍，並呈現出「動力學暗能量」（w不是常數）的微弱信號。
在李霄棟副教授的指導下，張震宇等三位本科生先是學習了「切片AP」巡天數據分析方法，隨後又學習了「非參數化」的參數擬合回歸方法，最後再將兩者結合在一起，得到關於暗能量的最新限制。該研究工作得到了東北大學李雲鶴老師的有力支持。李雲鶴老師仔細研究文獻，自主開發了一套非參數化擬合回歸的Fortran程序。張震宇等隨後將「非參數化」程序與「分層AP」程序調試好、對接到名為「cosmomc」的宇宙學參數擬合國際通用程序。對接完畢後，學生們作了一系列運行測試，確保結果準確可靠。最終，大家得到如下結論：將切片AP方法應用於非參數化的暗能量重構，能將z<0.7的低紅移區間的暗能量狀態方程參數限制提高一倍，並在該區間呈現出微弱的動力學暗能量信號（見上圖）。這一結果非常理想，而為獲得這一結果，張震宇等同學在學習之餘密集地工作了整整一個學期。
文章投稿後，審稿人認為論文的結果「很有趣」，但卻針對論文的技術細節提了5個問題，盤問系統誤差的處理細節，還要求補做一個「輸入-輸出」檢驗來論證分析流程的準確性。這些問題的提問非常專業，回答起來有相當的難度。在又經過了三個多月的辛苦工作之後，張震宇等人最終成功得到了審稿人要求的結果，完成了對審稿意見回復，一周後，文章被ApJ接受發表。
來源：中山大學物理與天文學院 編輯：李牧瑤 責任編輯：裴欣怡 初審：李勁峰 審核：何方 審定發布：陳詩詩