BOSS：重子震盪質譜巡天

New Mexico 山上 Apache Point 頂部的 SDSS(Sloan Digital Sky Survey) 2.5 m 寬場望遠鏡是目前最大的，其主要工作在繪製宇宙圖像。當今，佔宇宙總能量 2/3 的暗能量，在 1994 年望遠鏡建造時，是沒有預期到的，甚至到了 2000 開始運行，這議題仍充滿爭議。

調查暗能量，是 SDSS 截至目前面臨最嚴峻的工作之一。從 2008 年仲夏開始，SDSS-Ⅲ 進入第三期主繪製任務，含括四項巡天，暗能量探測 BOSS，重子震盪質譜巡天。

 

David Schlegel：「事實上，當第一次聽暗能量，我非常懷疑」

這個證據來自於對超新星宇宙學的開拓者，他們比較了 Ia 型超新星的亮度與紅移距離間的關係，得出現今宇宙正被某種未知能量導致加速膨脹的階段。這未知的能量就稱之為暗能量。

不久 Schlegel 被說服了，也立刻理解 Sloan 的寬場視界對於暗能量可以提供另一類不同超新星的測量。如果以大約五億年為週期，可以看出星系密度變化是規則的。

重子(質子、中子及其他相對叫重粒子)是一般物質的簡稱。在宇宙的前四十萬年中，宇宙密度太高，使得物質粒子與光子糾結在一起。整個句大像液態的水球，因為由於密度變化而顫動產生聲波(壓力波)，以將近一半光速速度的球對稱向外擴張。

突然間，膨脹的宇宙冷卻到使得光與物質得以退耦。光子不受阻礙的閃過整個空間，聲波的速度霎時掉落，使液態的宇宙留下兩個密度變化的圖案，穿越到今天的天空中！

早期整個宇宙的輻射溫度變化，在宇宙微波背景(CMB)中可知已降為各向異性。物質的密度變化，存留在星系團中，像是重子聲波震盪(BAO)。大約 1 度的 CMB 各向異性尺度，與五億光年星系團 BAO尺度，具有一定的關係。從退耦發生後，測量宇宙 BAO 的標準尺度就可從 CMB 而來。

Padmanabhan 從 Princetaon 到 berkeley 實驗室，在 2006 後期，使用 SDSS 製作宇宙最大的三維圖像：天空的 8,000 平方度，延伸到 56 億光年(z = 0.35)，測定星系團中 60,000 個亮紅星系。

BOSS 的任務將要擴大巡天的範圍，達到 10,000 平方度，z 延伸至 0.7，星系樣本 1 百 50 萬個，以及觀測 200,000 類星體，甚至達到 z = 2 的範圍。

在紅移 2～3 是類星體最多的時期，也是光學波段所能在藍光與紫外的觀測範圍。BOSS 世弟一個在這範圍觀測暗能量的任務，因為極少 Ia 型超新星的紅移超過 1。

星系及類星體的重子聲波震盪，提供了不同的方法去測量宇宙的膨脹。星系間的視角距離，以及視線上(不同紅移)的距離可得到從退耦後，BAO 宇宙尺產生的變化。

Padmanabhan：「從退耦的瞬間，重子震盪就被凍結，真實的簡單幾告訴了我們尺度膨脹了多少，及加速程度。」

類星體也提供了另一類的重子震盪。因為在宇宙中每個類星體在視線上可以取數百個測點，就可得到氣體密度變化。

測量類星體的項目，就是以類星體的光譜為背景光，測量背景光被宇宙中的氫原子的吸收狀況。因為約在 z = 1,089 的退耦瞬間，CMB 精確地鎖住了 BAO 的數值，，相較於今日或滴紅移時期都正確多了。
「無人能夠重複這項實驗」

其他重點：
要提高每次曝光所能獲得的星體數量。
減少光點的受污程度。
量測高紅移星體必須提高 CCDs 在紅光與盡紅外線感度。目前已用於 SNAP 衛星探測弱引力透鏡與超新星(SuperNova/Acceleration Probe)、JDEM (NASA/DOE Joint Dark Energy Mission)

BAO 與超新星是兩種互補的方式來探測暗能量，例如是否暗能量為常數，或為時間演化，甚至根本不存在。這也將檢視愛因斯坦的廣義相對論是否有瑕缺。

 

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