NOAO將啟動BigBOSS巡天計畫

49太歲

　　美國的國家光學天文台（National Optical Astronomy Observatory，NOAO）、國家科學基金會（National Science Foundation，NSF）的地面天文學研究發展中心，日前宣布批准美國能源部所屬的勞倫斯柏克萊國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory，Berkeley Lab，LBL）的「大老闆合作計畫（BigBOSS Collaboration）」，將利用NOAO基特峰天文台（Kitt Peak）口徑4米的梅奧爾望遠鏡（Mayall Telescope），進行500晚的觀測，企圖製作迄今最大的宇宙地圖，藉此研究遍佈全宇宙的神秘暗能量（dark energy）。要達成BigBOSS的目的，NOAO將建造一台新的攝譜儀CCD，不僅在紅光和紅外波段非常靈敏，而且可同時觀測近5000個天體的光譜資料，從光譜中分析各天體的紅移值（redshift）。所有觀測資料都將會公開給所有天文學家和大眾使用。

　　BOSS是「重子振盪光譜巡天（Baryon Oscillation Spectroscopic Survey）」的縮寫。雖然觀測時間預定是500晚，但整個計畫預計要跨越5年左右，共將觀測5000萬個天體，並對2000萬個星系和類星體進行經確定位工作，希望巡天觀測範圍能涵蓋到100億年前的年輕宇宙。如此一來，所涵蓋的宇宙空間範圍將是當前最佳的宇宙地圖測繪計畫的10倍左右。號稱當前最佳的宇宙地圖測繪計畫的是第3代史隆數位巡天（Sloan Digital Sky Survey III）BOSS計畫，資料已在2011年1月11日釋出，有興趣者可至http://www.sdss3.org/網站觀看。

　　BOSS和BigBOSS計畫的目的，都在檢測宇宙的膨脹歷史和研究暗能量的性質。而且希望能不需要高價的太空望遠鏡，改以可靠確實的地面望遠鏡來進行高紅移星系的測量工作。目前參與BigBOSS的單位包含多個美國研究所，以及法國、英國、中國、西班牙和韓國等地的研究單位。

重子聲波振盪

　　「重子聲波振盪（Baryon acoustic oscillation，BAO）」連結了跨越約5億光年範圍的星系。這些密度振盪來自熾熱的宇宙早期中，壓力波在類似液體的電漿中傳遞的結果。當宇宙因膨脹而逐漸冷卻到一定程度時，光和物質分離，BAO使得宇宙中某些地方物質比較集中，這些物質密度較高之處便成為現今星系或星系群成長的種子。這種密度振盪被記錄在宇宙微波背景輻射（cosmic microwave background）中，因而時至今日仍能觀測到，並可利用這種特性提供宇宙光與物質分離的時間起點，瞭解光與物質分離之後的宇宙會如何膨脹。若天文學家手中能掌握的星系和類星體數量愈多，對BAO的瞭解就愈多、愈精確。這就是BigBOSS的主要目的。

星系紅移

　　測量各星系的紅移值，可呈現出光離開星系之後的宇宙膨脹了多少。例如紅移0.5的星系，代表著光從星系離開之後至今，宇宙已經膨脹的50%之多。比較數百萬個在不同宇宙時期中的星系，其紅移隨距離如何改變，可讓科學家瞭解並估算宇宙不同時期中密度振盪的間隔。

神秘暗能量

　　由比較個別的Ia型超新星的亮度和紅移資料後，科學家發現必須用「暗能量」來解釋宇宙加速膨脹的現象。暗能量就如同「負壓」一樣，抵抗宇宙一般物質向內收縮的重力，促使空間向外伸展；反過來說，一般物質的重力減緩了因暗能量造成的宇宙膨脹的速率。按目前現行標準宇宙論，宇宙70%是由暗能量組成，但科學家對暗能量的本質一點都不了解。

　　目前對暗能量的解釋多如牛毛，大致分成兩大陣營。一派認為暗能量的數量固定不變，所以宇宙膨脹的加速度相當穩定；另一派認為暗能量會隨時間改變，或許也會隨空間改變。不過還有少數學者屬第三派，認為暗能量根本就是因為愛因斯坦廣義相對論不夠完善或有錯誤而帶來的「錯覺」。無論如何，大家都希望BigBOSS至少能三選一，縮減各種理論的可能性範圍。

暗能量和BAO之外

　　除了暗能量和BAO之外，LBL認為BigBOSS儀器和資料庫將為天文學科學研究帶來衝擊，不僅可提供大尺度宇宙結構的解答，在諸如：小尺度宇宙結構、微中子質量、暖暗物質（warm dark matter）、宇宙幾何形狀、星系演化、類星體性質等研究領域，或許都有助益，甚至在星系團、行星狀星雲、巨星、雙星和其他個別觀測計畫等領域，都有相當程度的研究價值。