西班牙巴塞羅那大學領銜的國際團隊在最新一期《自然·天文》發表一項研究成果稱，他們開發出一套名為CIGaRS的宇宙學數據分析框架，相比傳統方法，其將利用Ia型超新星測量暗能量的精度大幅提升。未來在發現的大量超新星中，科學家將能提取出更為豐富的信息。

Ia型超新星是一類爆發亮度極為穩定的恆星爆炸，天文學家將其視為宇宙中的“標准燭光”。知道它的真實亮度，就能根據觀測到的明暗程度推算出距離，進而反推出宇宙膨脹的速度。過去三十年間，暗能量的存在正是通過觀測這類超新星才被發現的。

不過，這種測量方法面臨一個現實瓶頸。目前正在建設的魯賓天文台即將啟動一項名為LSST的大規模巡天計劃，預計會發現數以百萬計的超新星。

傳統的做法是先找到這顆超新星所在的星系，用星系的光譜來估算距離，再用模板去模擬亮度曲線。這種方法在少量樣本時可行，但當樣本量擴大到百萬級別時，誤差也會隨之放大，反而讓暗能量的測量結果變得模糊。

CIGaRS框架的思路是把基於模擬的統計推斷方法和機器學習結合起來，對每一顆Ia型超新星進行端到端的統一建模。簡單來說，就是把超新星本身的特性、所在星系的情況、星際塵埃的影響，以及宇宙膨脹的歷史等12個因素，全部放進數學框架裡同時計算，這樣一來，僅僅依靠測光的照片，就能得出接近光譜測量精度的距離數據。

研究團隊在LSST的模擬數據上進行了測試，結果顯示，CIGaRS對暗能量各項參數的約束能力，比目前主流的分析方法提升了大約4倍，而且對模型設定錯誤的容忍度更高。

新框架訓練數據來自模擬生成的超新星圖像，實際使用時隻需要輸入真實的測光數據，不需要額外運行光譜處理流程。這對LSST每周產生TB級數據量的節奏來說，幾乎是必不可少的技術儲備。這套框架同樣可以用於歐洲的歐幾裡得空間望遠鏡和美國未來的羅曼空間望遠鏡的數據處理。

暗能量究竟是什麼，至今仍然是宇宙學最大的未解之謎。目前的觀測數據表明，暗能量的行為大致接近愛因斯坦提出的宇宙常數，但兩者之間還存在細微的差異，CIGaRS的出現有望讓天文學家真正判斷它。（記者張夢然）