暗能量调查计划（DES）使用亿万星系空间分布中看到的宏观宇宙结构模式来揭示“暗能量”本质，“暗能量”是宇宙加速膨胀的最可能能原因。自2013年开始以来，暗能量调查计划已经用一台包含5.7亿像素的数码相机和五个滤光片绘制了超过10%的天空，这些滤光片提供星系颜色来估计红移距离。哈佛史密森天体物理学中心的天文学家是一个由7个国家400多名科学家组成研究暗能量团队的一部分，去年它公布了第一组数据。
宇宙空洞占据了宇宙的大部分体积，与受到引力效应强烈影响的星系团和其他致密结构不同，更不用说与星系形成相关的过程了，这些空洞是宇宙中密度最低的区域，具有相对简单的动力学，这使得它们在约束宇宙学参数方面特别简单。哈佛史密森天体物理学中心的天文学家分析了第一次数据发布，目的是描述宇宙空洞周围的质量和光之间的关系，科学家们使用统计模型来分析星系的二维分布和三维分布。
后者是通过根据光度测定的红移计算星系距离而获得。研究发现，这两种方法彼此吻合得很好，而且与空洞环境的物理原理非常简单、发射光量与质量成正比的模型吻合得很好。直径大约在1亿到6亿光年之间的空洞非常合适，足以使质量与光的关系测试达到10%以上。随着未来更先进的观测，改进后的统计数据应该能够对重力、广义相对论和暗物质情景进行有用新的一致性测试。
宇宙空洞的质量和星系轮廓是什么？在新研究中，研究人员使用两种方法来提取暗能量调查(DES)一年红移星系样本中的空洞来解决这个问题。使用2D分布，或者使用基于光度红移的星系3D分布来识别空洞。对于质量剖面，研究测量背景星系的切向剪切剖面，以推断超额表面质量密度。对于这两个空洞样品，所测量的信噪比在10.7到14.0之间。通过基于N体模拟的模型拟合，推断出了它们的三维密度分布，发现在15-85MPC范围内的空洞半径有很好的一致性。
通过与星系轮廓进行比较，可以在10%的水平上测试质量和光之间的关系，这是迄今为止最严格的测试。研究还发现这两个轮廓的形状非常相似，无论是在空洞半径内还是在空洞半径外，质量和光之间的线性关系都一致。研究借助模拟星表验证了我们的分析，并估计了光度红移不确定度对测量的影响。该方法论可以用于宇宙学应用，包括用空洞进行引力测试。当引力透镜轮廓与通过红移空间扭曲对空洞动力学的光谱测量相结合时，这是特别有希望的。
博科园｜研究/来自：哈佛史密森天体物理学中心
参考期刊《皇家天文学会月刊》
DOI: 10.1093/mnras/stz2805
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