由巴塞罗那大学宇宙科学研究所（ICCUB）领导的研究人员开发出一种新技术，有望大幅提升科学家研究宇宙膨胀和探索神秘暗能量的能力。毕竟，宇宙还没炫耀够。

这项发表在《自然·天文学》上的研究引入了一个名为CIGaRS的框架，可以从Ia型超新星（用于测量巨大宇宙距离的强大恒星爆炸）中提取更多信息。与当前许多方法不同，该技术主要依赖成像数据，而非昂贵的光谱观测。这一进展预计将帮助天文学家充分利用即将来自下一代巡天（尤其是维拉·C·鲁宾天文台进行的巡天）的海量数据集。

Ia型超新星发生在白矮星爆炸时。由于这些爆炸的固有亮度几乎相同，天文学家将其用作“标准烛光”：通过比较它们的实际亮度和从地球观测到的亮度，研究人员可以计算出它们的距离。这些测量在发现宇宙正在加速膨胀中发挥了关键作用。科学家将这种加速归因于暗能量，这是现代物理学中最重要的未解问题之一。

然而，有一个重要的复杂因素。Ia型超新星并非完全一致。在过去20年中，天文学家发现超新星的观测亮度会受到其所在星系的影响。在较老或较大质量星系中发生的超新星，与在较年轻或较小质量星系中发生的超新星相比，可能略有不同。研究人员通常使用相对简单的校正方法来处理这些差异。虽然有用，但这些近似值可能限制距离测量的准确性，进而影响宇宙学研究的精度。

新框架通过同时建模多个因素来解决这一挑战。研究人员没有独立处理每个组成部分，而是构建了一个单一的集成模型，包括超新星爆炸本身、它们的宿主星系、改变光线的尘埃、整个宇宙历史中超新星发生率的变化，甚至宇宙的膨胀。“一种强大的宇宙建模方式是在计算机中使用贝叶斯推理从头模拟，”该研究的合著者Raúl Jiménez（ICREA-ICCUB）说。“这提供了一种同时变化所有可能参数来预测我们生活在哪个宇宙的方法。此外，拥有这种能力后，可以研究可能的‘未知的未知’系统误差，以理解它们的影响。”

构建如此全面的模型通常需要巨大的计算能力。为了使该方法实用，研究人员转向了一种称为基于模拟的推理的现代技术。该过程首先由科学家根据物理模型生成大量模拟宇宙。然后，神经网络学习模拟观测结果如何与产生它们的物理属性相关联。一旦训练完成，系统可以将真实的天文观测与其模拟进行比较，并确定最可能的潜在参数。这种策略使得同时分析数万颗超新星成为可能，而使用传统技术这将是不切实际的。

该研究最重要的发现之一是，该框架可以仅使用成像数据高精度地确定星系距离（红移）。据研究人员称，新方法提供的红移估计精度可与光谱测量相媲美，但无需光谱。这一能力尤其重要，因为即将进行的巡天预计将识别出数百万颗超新星候选体，而实际上只有一小部分能够获得光谱观测。