共同探尋宇宙膨脹的暗能量之謎

本報記者 宋亦然

捕捉宇宙中重子聲學振蕩信號射電望遠鏡的建成效果演示圖。 捕捉宇宙中重子聲學振蕩信號射電望遠鏡合作組供圖

巴西東北部帕拉伊巴州烏魯布山脈間，直徑達40米的射電望遠鏡主體結構面向深空，等待接收來自宇宙深處的微弱無線電信號。這臺望遠鏡是中國與巴西等國聯合打造的捕捉宇宙中重子聲學振蕩信號射電望遠鏡(BINGO)，為中巴在高端科技領域深化務實合作搭建起新的平臺。

從科學目標設計到主體結構制造，從理論模型到數據算法，從青年互訪到人才培養，中巴科研人員在一次次討論、測試、論證、調試中并肩前行，借助這只望向宇宙深處的“巨眼”，共同探尋宇宙膨脹的暗能量之謎。“這不僅是一臺用于探索宇宙的科學裝置，更是巴中科技合作不斷深化的生動體現。”巴西圣保羅大學物理學院教授、BINGO項目首席科學家埃爾西奧·阿卜達拉說。

“研究宇宙漫長演化中的結構特征”

“BINGO的核心使命，就是通過接收來自宇宙深處的微弱無線電信號，研究宇宙漫長演化中的結構特征。”阿卜達拉告訴記者。

如何理解BINGO的功用？這一切要從暗能量說起。中國科學院上海天文臺副研究員張佳駿表示，20世紀末，科學家通過觀測發現，宇宙膨脹并未像過去推測的那樣逐漸減速，反而正在加速，暗能量成為現代宇宙學中最重要也最神秘的問題之一。

暗能量看不見、摸不著，科學家只能通過它對宇宙整體膨脹產生的影響來間接探測。捕捉宇宙中重子聲學振蕩信號正是研究暗能量的重要方法之一。宇宙早期，物質與輻射相互作用，在大尺度結構中留下類似漣漪的印記，即“重子聲學振蕩”，也被稱為“標準尺”。隨著宇宙膨脹，“標準尺”被拉伸。于是，通過測量不同時期“標準尺”的變化，科學家便能推算宇宙膨脹歷史，進而探究暗能量的性質。

怎樣在浩瀚宇宙中讀準這把“標準尺”？“BINGO首先是找宇宙里的氫原子。”張佳駿介紹，氫是宇宙中最豐富的元素，中性氫原子會發出一種波長約21厘米的譜線，它們在傳播過程中受到宇宙膨脹影響，波長會被逐漸拉長到25厘米、30厘米甚至更長。這些被“拉長”的信號，記錄著宇宙膨脹的歷史。通過測量不同方向、不同距離上中性氫信號的強弱變化，科學家可以“繪制”出宇宙中物質分布的地圖，進而分析宇宙結構與演化。

張佳駿比喻說，利用中性氫信號觀測宇宙，就像在人聲鼎沸的體育場里聽清一根針落地，并精確判斷它的位置——正因如此，一臺望遠鏡的觀測環境、接收系統、算法能力和工程精度，都會直接影響它能否“聽見”宇宙深處的微弱回響。作為射電天文和空間科學領域的重大國際合作項目，BINGO承載著中巴雙方乃至全球科學界探索暗能量之謎的希望。

阿卜達拉說，與傳統望遠鏡逐個鎖定星系的方式不同，BINGO有著獨特的創新設計，采用中性氫強度映射技術測量重子聲學振蕩，不需要逐個識別星系。“這種方式覆蓋范圍更廣、效率更高，也更適合研究宇宙的整體演化，成本還顯著低于大型射電干涉陣列望遠鏡。”在他看來，BINGO采用固定反射結構和專門定制的接收系統，在科學前沿目標與工程現實條件之間實現了良好平衡。

“大型科學項目的推進離不開國際協作”

一項前沿科學構想從圖紙走向實際，需要科學目標、臺址選擇、工程制造、系統集成和數據處理等多環節緊密銜接。BINGO項目的推進，是中巴雙方優勢互補的結果。

BINGO臺址位于巴西東北部的帕拉伊巴州，周圍山脈形成天然屏障，有助于降低外界無線電噪聲干擾，為探測微弱宇宙信號提供良好環境。巴方長期參與項目科學目標設定和現場建設組織，推動這項大科學裝置在巴西落地。

上海交通大學、揚州大學、中國科學技術大學、中國科學院上海天文臺、中國電科網絡通信研究院等多家單位組成交叉學科團隊，深度參與BINGO項目設計與研究，在理論模型、數據算法、結構設計和工程制造等方面發揮重要作用。

工程制造考驗著中巴雙方的協同能力。BINGO主反射體口徑40米，副反射體口徑36米。若按常規方式制造面板，僅模具成本就十分高昂。為控制造價并保障精度，項目團隊反復溝通、推敲，歷時數月找到較優方案：主反射面由20種尺寸、528塊面板組成，副反射面由33種尺寸、708塊面板組成。支撐這些反射面板的，是由數千根鋼管和大量螺栓球構成的復雜鋼結構。為降低安裝難度，中國工程團隊不斷優化結構形式，減少鋼管種類，并在每根鋼管上標印編號，使現場組裝更加清晰有序。

“巴方主導科學目標與設計，中方則在工程制造和技術實現上發揮突出優勢，這樣的分工既自然又高效。”阿卜達拉用“互信”與“互補”概括巴中合作的精髓。“大型科學項目的推進離不開國際協作，巴中兩國優勢互補，才讓這一前沿科學構想一步步落地。”

互補還體現在BINGO與“中國天眼”——500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)的協同上。據介紹，FAST主要觀測天區集中在北半球，BINGO觀測天區主要位于南半球，視場更大。張佳駿形容，FAST像“細致入微的全能超級探針”，BINGO像“專職的全局掃描機器”，“兩邊配合起來的話，就可以對宇宙研究得又廣又精”。

目前，BINGO項目已進入主體結構安裝和后續調試的關鍵階段。接下來，項目將陸續推進接收器安裝與標定、電子系統整體集成、穩定性測試等關鍵工作，隨后進入科學調試階段。“這是項目從‘建起來’到‘用起來’的重要一步。”阿卜達拉說，只有經過嚴格調試，才能確保未來獲取的數據穩定、可靠。

“為全球科技合作貢獻發展中國家的智慧”

張佳駿還記得，2025年底剛到BINGO臺址時，施工現場紅土飛揚，他的褲子上總是沾滿紅泥，筆記本上也蒙了一層薄薄的紅土。“那一刻，仰望星空的夢想和腳踏實地的工作終于有了現實的連接。”他感慨說，“這些塵土之上是望遠鏡的地基，將托舉著我們向宇宙發出‘天問’。”

在中國科研人員赴巴西參與建設的同時，巴西學者、學生也來到中國工作。“很多巴西學生在項目中成長起來，為巴西未來參與更多國際大科學工程打下堅實基礎。”阿卜達拉說，2024年起，巴西青年科研團隊來到中國科學技術大學開展科學研究，同時學習相關技術，并嘗試將其應用到BINGO項目中。

亞歷山德羅·馬林就是其中一員。在攻讀博士期間，馬林同另一位巴西學者完成BINGO光學設計的理論分析和模擬，后又同中國工程師對接，圍繞光學系統制造方案開展建模與論證。馬林說，申請博士后時，他選擇了中國科學技術大學。中國科研人員的專業精神、嚴謹態度與長期合作中建立的信任，是他做出這一選擇的重要原因。

如今，馬林正參與指導和協助巴中學生開展射電數據處理、望遠鏡技術和信號處理軟件優化等研究，并推動有潛力的巴西學生到中國科學技術大學交流。

目前，BINGO團隊已與FAST、“天籟計劃”等重要國際科研團隊及射電望遠鏡設施簽署合作諒解備忘錄，未來將在數據共享、科學研究和人才培養等方面持續推進合作。

“BINGO的實踐充分證明，各國可以在平等互利的基礎上開展高水平科技合作。”阿卜達拉說，巴中雙方在天文觀測、數據處理、人工智能和空間技術等領域合作空間廣闊。“科研、技術創新、人才培養”相輔相成的合作模式不僅為兩國帶來長期收益，更提升了全球南方國家在國際大型科研項目中的整體影響力，“為全球科技合作貢獻發展中國家的智慧”。

版式設計：張芳曼

《 人民日報 》( 2026年08月10日 03 版)