http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1237 [ASWEB]「秒速68公里」彼此遠離，現階段精確度最高宇宙膨脹率
天文學家用史隆數位巡天計畫的140,000個遙遠類星體資料測量早期宇宙在約只有今日宇宙年齡四分之一時的膨脹速度，自宇宙有史130億年來，取得宇宙膨脹速度測量的最精確值。
重子振盪光譜巡天計畫（BOSS），是史隆數位巡天計畫-III（SDSS -III）重要的一部分，最為人津津樂道的一項領先技術是將類星體用來幫分布於星系際的氫氣繪圖，可用來測量早期宇宙結構。BOSS計畫在2014年4月的美國物理學會會議上發表了最新結果。
右圖圖說：光分別從三個類星體出發，抵達（左下）的史隆望遠鏡 (Sloan Fondation Telescope)。兩道白線顯示了類星體至環繞在其周圍的一圈環狀特徵之距離，在插畫手法中我們獲得BOSS怎樣利用類星體測量遙遠早期宇宙的概念。Credit: Zosia Rostomian (Lawrence Berkeley National Laboratory) and Andreu Font-Ribera (BOSS Lyman-alpha team, Berkeley Lab.)
這些最新的結果經統整兩種不同方法而取得，其一是使用類星體和星系際氣體來測量宇宙膨脹速率的方式，這種分析藉由比較類星體和氫氣分佈的情形來達到在宇宙中測量距離的目的。另一種分析法，專門看氫氣本身的pattern來計算當宇宙年輕時的質量是如何分佈。兩種研究法都隸屬BOSS計畫之下，他們聯手給出了如此答案：推估在距今108億年前，當時宇宙是以每4.4千百萬年膨脹1%的速度持續延展。
意思是如果我們回頭看，當時宇宙裡，星系間彼此擁擠的程度可能比今天更高三倍，假設一對星系相距有一百萬光年，其彼此遠離的速度為秒速68公里；因為宇宙在膨脹。
研究人員Delubac解釋說，「這裡所測量出的早期宇宙擴張速度是達到了2%的精確度，成績空前的好。」測量宇宙在其整個歷史中各時期的膨脹速度如何，對於確定暗能量性質是極關鍵之一環，因為過去的60億年宇宙膨脹是暗能量造成的。探測到更早期的宇宙，也就是在宇宙早期，僅有現今年齡1/4時的那個膨脹速度，這是本次BOSS計畫取得的重要的基礎，接下來將能與其他近來測量宇宙膨脹的相關暗能量研究結果做更多比較分析。」
BOSS計畫用來得知宇宙在某特定時期之膨脹率如何的方法是去測量「重子聲學振盪」的大小，這種聲學振盪是早期宇宙的物質分佈留下的印記，印記來自聲波，並且在星系、類星體、星系際氫原子的分佈都能看得到。重子聲學振盪的原文是baryon acoustic oscillations , 縮寫為BAO。
左圖圖說：黃線表示光路行進路線，如何穿過漸漸擴大的三個圓圈。三個紫色圓形分別代表星系在宇宙特定時間點中的結構。此圖用來示意天文學家如何利用類星體的光來追蹤宇宙的膨脹。Credit: Paul Hooper at Spirit Design, with Mat Pieri and Gongbo Zhao, ICG
BOSS計畫主持人David Schlegel表示，3年前，BOSS曾以14,000個類星體顯示當時宇宙最大的3維地圖。然後在2年前，以48,000個類星體首度在那些三維地圖中發現重子聲學振盪現象。現在則藉由140,000個類星體資料，取得了極精確的重子聲學振盪之測量結果。
光，如果從某遙遠類星體出發，途中會穿過一些分佈在宇宙四處的氫氣團塊；密度高的氫氣團吸收的光較多。每個從類星體吸收了光譜的氫氣團塊都會在中性氫波長光譜上留下訊跡，是其特色。因為宇宙膨脹了，類星體光譜也隨宇宙延展，像接力賽一樣，類星體光拜訪到的下一個氫氣團塊又在對應到的其他（波長更長的）波長上，再度留下吸收光譜印記。最後，來自遙遠類星體的光譜終於來到地球，由BOSS觀測到它的光譜。這個觀測到的光譜裡，包含著該類星體光在宇宙旅程中每個曾一一到訪過的許多氫氣團塊的簽名（signature, 或稱「訊跡」）。天文學家就從類星體光譜中的這些「簽名」得以計算出宇宙擴張了多少，感謝氫氣團塊提供線索，讓我們能計算宇膨脹速度。
類星體光譜資料如果數量夠多，品質不錯，氣體雲的位置就能繪製成三維圖。用這些圖，BOSS在宇宙不同時期分別測量BAO pattern的大小，得知宇宙擴張的速度。這些新的測量為天文學家提供關鍵資料，可用來追蹤暗能量的性質，一般認為加速宇宙膨脹的推手，就是暗能量。
David Schlegel補充說明，當初BOSS準備籌畫階段，這種用類星體和「萊曼α森林」來做精密測量的想法，還曾經相當不被看好，不過現在精密測量做出來才發現，精確度甚至遠超過當初最樂觀的估計！
中研院天文所張慈錦助研究員表示，這個萊曼α森林的結果相當好，其實臺灣在這個領域也有很重要的研究此刻正在進行，天文所除了GBT-HIM計畫與美國電波天文臺綠堤望遠鏡合作正在觀測氫氣體紅移，並將透過21公分譜線繪圖概念用來測量暗能量以外，本所合作參加的Subaru PFS 大型跨國計畫未來3年內也將成為BAO研究重要利器之一，有能力對紅移更高的星系探測並研究。(Lauren譯）
