宇宙的膨胀速度正在加快。
这一颠覆性发现源于1998年对Ⅰa型超新星的观测,彻底改变了人类对宇宙演化的认识。
现代宇宙学理论认为,推动宇宙加速膨胀的神秘力量被称为暗能量,它占据宇宙总质量能量的约68%,是解开宇宙过去与未来的关键钥匙。
然而,暗能量看不见、摸不着,科学家只能通过其对宇宙整体膨胀产生的力学效应间接证实其存在。
重子声学振荡技术为探测暗能量提供了新的思路。
这一技术基于一个重要发现:宇宙诞生初期,重子与光子构成炽热的"等离子汤",在引力和辐射压的作用下形成向外传播的密度波。
随着宇宙冷却,这些波被瞬间"冻结",在宇宙中留下规则的涟漪印记,如同一把凝固的"标准尺"。
宇宙膨胀会引起这把"标准尺"等比例拉伸,通过测量其尺度变化就能推算出宇宙膨胀情况,进而探究暗能量的性质。
要在浩渺宇宙中精确读取这把"标准尺",需要借助一种广泛分布的"示踪剂"——中性氢。
氢元素是构成宇宙间各种物质最主要、最普遍的基础原料。
当氢原子在特定能级间跃迁时,会发射或吸收波长为21厘米的光子,这是属于中性氢的专属"身份证"。
利用射电望远镜接收不同红移下21厘米辐射强度,能勾勒出跨越大量宇宙年代的中性氢地图,进而了解不同时期重子声学振荡尺度的变化情况。
然而,利用中性氢信号观测宇宙面临巨大技术挑战。
中性氢信号跨越无数光年到达地球时已严重衰减,其强度比背景噪音低4到5个量级。
这相当于在人声鼎沸的体育场里,既要听清一根针掉在地上的声音,还要精确测量这根针的位置。
近年来,得益于观测设备、分离算法等技术进步,21厘米宇宙学迎来了巨大进步,相关研究正处在集中爆发的前夜。
为了突破这一技术瓶颈,2021年由中国、巴西、英国、法国等国联合启动了BINGO项目。
项目计划由中巴共同出资,在巴西帕拉伊巴州建设一台直径40米的大视场射电望远镜。
选择亚马孙雨林作为建设地点具有独特优势。
茂密的雨林和周围山脉形成了天然屏障,能够阻挡和吸收来自远方的无线电噪音,为望远镜提供了全球极佳的电磁环境,这对于接收微弱的中性氢信号至关重要。
中国在该项目中发挥了重要作用。
上海交通大学、扬州大学、中国科学院等机构与中国电科网络通信研究院联合完成了核心设备的建造工作。
扬州大学引力与宇宙学研究中心承担了部分理论设计工作。
2025年9月,BINGO主体结构由中国顺利运抵巴西,标志着项目从建设阶段进入组装调试阶段,距离正式投入科学观测又近了一步。
BINGO的建成将具有重要的国际科学意义。
通过观测宇宙中性氢气体,分析宇宙的结构与演化,该望远镜将为国际空间研究做出重要贡献。
它不仅能够帮助科学家更深入地理解暗能量的本质,还能够推动宇宙学、天体物理学等多个学科的发展,为人类认识宇宙奥秘提供新的科学证据。
当人类将目光投向浩瀚星空,每一次观测技术的突破都在重写我们对宇宙的认知。
BINGO望远镜的建设,不仅承载着破解暗能量之谜的科学使命,更展现了国际合作推动人类文明进步的力量。
在探索宇宙终极奥秘的征程中,这把架设在雨林深处的"宇宙听诊器",或将为我们聆听时空脉动、解码万物起源提供全新的科学视角。