厉害了！中大本科生论文被国际天体物理杂志接收

近日，由我校物理与天文学院2016级本科生张震宇、顾淦、王小马同学等完成的《Non-parametric dark energy reconstruction using the tomographic Alcock-Paczynski test》一文，被国际天体物理杂志The Astrophysical Journal（简称ApJ）接收发表。论文第一作者为张震宇同学，通讯作者为物理与天文学院李霄栋副教授。

论文中，三位学生学习了李霄栋副教授等人于2014年提出的tomographic Alcock-Paczynski方法（以下简称“切片AP方法”），用来限制暗能量参数。“切片AP方法”是一种分析巡天数据的方法。简言之，科学家在获得星系巡天数据后，需要尝试采用特定的宇宙学参数（如暗能量比例、状态方程w等）才能重构出物质3维分布；当所尝试的参数与真实宇宙的参数有偏差时，重构出的结果就会出现异常，具体表现为“随红移变化的径向-角向不对称性”。“切片AP方法”利用这一现象检验宇宙学理论，认为能做到“随红移演化的不对称性最小”的理论参数是最接近真实的。该方法于2016年应用到SDSS巡天时获得了当时最强的暗能量参数限制。

论文还采用了“非参数化”的统计方法来重构暗能量状态方程w。一般地，人们进行物理量的拟合回归时，都要假定它具有某种特定的形式（如线性、多项式、指数、正弦震荡等），这些先验的假定就给拟合回归带来了模型依赖的局限性。“非参数化”方法是一种克服这种局限性的技术，能得到不依赖具体数学函数模型的一般性结果。2017年国家天文台赵公博研究员等在顶级期刊Nature Astronomy发表了一篇著名的暗能量重构文章，就采用了这种方法。

使用“切片AP”与“非参数化”分析方法得到的暗能量状态方程w限制结果。相比传统的分析方法结果（红色区域），加入“切片AP”方法的结果（蓝色区域）把低红移的精度提高了一倍，并呈现出“动力学暗能量”（w不是常数）的微弱信号。

在李霄栋副教授的指导下，张震宇等三位本科生先是学习了“切片AP”巡天数据分析方法，随后又学习了“非参数化”的参数拟合回归方法，最后再将两者结合在一起，得到关于暗能量的最新限制。该研究工作得到了东北大学李云鹤老师的有力支持。李云鹤老师仔细研究文献，自主开发了一套非参数化拟合回归的Fortran程序。张震宇等随后将“非参数化”程序与“分层AP”程序调试好、对接到名为“cosmomc”的宇宙学参数拟合国际通用程序。对接完毕后，学生们作了一系列运行测试，确保结果准确可靠。最终，大家得到如下结论：将切片AP方法应用于非参数化的暗能量重构，能将z<0.7的低红移区间的暗能量状态方程参数限制提高一倍，并在该区间呈现出微弱的动力学暗能量信号（见上图）。这一结果非常理想，而为获得这一结果，张震宇等同学在学习之余密集地工作了整整一个学期。

文章投稿后，审稿人认为论文的结果“很有趣”，但也针对论文的技术细节提了5个问题，盘问系统误差的处理细节，最终要求补做一个“输入-输出”检验来论证分析流程的准确性。这些问题很有深度，解答起来有相当的难度。再次历经三个多月的仔细钻研、刻苦攻坚后，张震宇等人成功完成了对审稿意见的全部回复，一周后，文章被ApJ接受发表。

论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab1ea4

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来源：物理与天文学院

编辑：李牧瑶

责任编辑：裴欣怡

初审：李劲峰

审核：何方

审定发布：陈诗诗

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