宇宙加速膨胀是否属于观测偏差？
宇宙膨胀的加速通常被认为是当代观测宇宙学最著名的成果之一。通过测量作为标准烛光的Ia型超新星，人们发现了宇宙的加速膨胀，进而提出了暗能量的存在。然而Darling (2012)却非要捅加速膨胀的娄子，这篇论文利用由其他手段得出的测量结果，认为加速膨胀可能是观测产生的偏差。
测量宇宙膨胀加速最为独立的手段是通过测量遥远星系红移的长期变化（即所谓的Sandage-Loeb检验）。显而易见的是，这一手段在操作上极其困难。现代高精度观测技术的诞生也只是近几十年（充其量近百年）的事情，而这段时间对于宇宙学来说只是一眨眼功夫而已。此外在观测期间，观测者自身也可能存在加速运动，影响最终的结果。不过现在已经有了太阳系相对银河系以及河外背景运动的精确数据，而且相关的红移测量也有了一定的积累，所以可以开始尝试进行Sandage-Loeb检验了。
Darling (2012)使用的是中性氢原子的21厘米谱线来约束红移的长期变化，而且只考虑了进入数字化时代之后的观测。如果同时考虑早年的模拟数据，观测时间段可以大大延长，但是由于模拟数据在低红移区存在系统偏差，只能弃之不用。同时为了减少系统偏差并提高信噪比，文中只考虑了美国国家射电天文台绿堤望远镜近年的观测。文中采用的数据涉及13个21厘米线吸收系统，观测是在2003年至2004年以及2012年作出的，前后涵盖不到10年，另外其中的5个吸收系统还有第三批观测。
0235+164的射电谱，上方三条曲线表示绿堤望远镜的数字观测结果，最下方的曲线表示阿雷西博望远镜的模拟观测结果，可见模拟观测存在系统偏差。（图片来源：Darling 2012）
根据这些数据得出的红移变化量确实随系统红移存在变化，且整体存在线性变化的趋势。但是变化量可就成问题了。这些吸收系统在10年间的红移变化量高达-10-8，而无加速宇宙模型的预言只有-10-11。更早些时候，Tzanavaris et al. (2007)使用过21厘米线和紫外线模拟观测来检验宇宙的演化，也得出了类似的结论。
上：红移变化量的理论值，其中实线表示标准宇宙学模型的预言，点划线表示不同的暗物质状态方程给出的结果，长虚线表示不存在加速膨胀的开放宇宙，短虚线表示不存在加速膨胀的闭合宇宙。下：红移变化量的观测值，可见与理论预言相差3个数量级。（图片来源：Darling 2012）
Darling (2012)认为，这样的观测值虽然偏大，但是考虑观测精度，平均来看与零加速宇宙的要求也相容，于是文中认为宇宙可能并不存在整体加速，由超新星观测得出的加速宇宙结论可能是观测的系统误差。当然为了进一步确认这一点，进一步观测是必需的，这也算是论文中的套话，不必太在意。
好吧，该说说感想了。首先不得不承认，本人真的不清楚，仅仅用z小于1的低红移数据平均值就得出零加速的结论是否靠谱。如上图所示，观测点的红移变化量相对红移的关系明明很复杂，高红移处的两点变化量明显大于0，如果整体拟合的话想必应该是斜率大于0的直线，与膨胀宇宙模型对低红移段的预言并不矛盾（当然数量级是另一回事）。如果不借助红移大于2的高红移观测，这几个数据点本身能说明什么问题还是很值得商榷的。
另外就是系统偏差了。只选取一架望远镜的观测固然可以避免整合数据过程中必然伴随的归一化和流量定标问题，但是同一架仪器难道不是更容易引入系统偏差么？毕竟超新星相关观测到了今天已经不是一架望远镜或者一两个小组的事情了，如果全世界的天文界集体引入了同样的系统偏差，看上去可能性总不如单一望远镜的偏差更大。还有一点是21厘米线吸收系统自身的稳定性。论文中也提到了这一点，不过也指出多数这样的系统由于引力或其他因素导致的红移变化可以忽略。
所以个人以为这篇论文的结论姑且可以放在一边，但是方法上还是挺有意思的，也值得在未来进行进一步的深入探讨。至于现在就得出加速膨胀属于系统偏差的结论，多少也草率了些。
