所以在天文學(xué)上距離我們越遠(yuǎn)的天體也是宇宙越年輕時誕生的天體。“張同杰談起自己的研究領(lǐng)域來顯得興致勃勃，”在時間上，宇宙的年齡大約是137億年，在空間上，再過10年或者20年，天文學(xué)家通過先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡可能把整個宇宙都觀測到。

      對于宇宙的形成與演化，目前國際上天體物理學(xué)家從理論上進(jìn)行了各種大膽的推測：前宇宙、平行宇宙……大寒冷型、大擠壓型等等……不一而足。

      “理論上我們可以預(yù)言的宇宙可能有很多個，但是真實(shí)的宇宙只有一個。”近幾年，張同杰帶領(lǐng)他的學(xué)生，集中力量在宇宙學(xué)的數(shù)值模擬方面，開展了弱引力透鏡方面的研究。

      遙遠(yuǎn)的天體如類星體等發(fā)出的光，經(jīng)過星系、星系團(tuán)或者宇宙大尺度結(jié)構(gòu)到達(dá)我們的望遠(yuǎn)鏡的過程中，由于引力場的作用會發(fā)生引力偏折，造成該天體或類星體可能會形成幾個像，這就是引力透鏡效應(yīng)。如果遙遠(yuǎn)的天體是一個星系，大尺度結(jié)構(gòu)引力場的擾動就會使星系的形狀發(fā)生變化，這就是弱引力透鏡效應(yīng)。

模擬宇宙中微子和暗物質(zhì)的分布圖

      “我們的研究目的是希望通過對引力透鏡現(xiàn)象的觀測來確定宇宙中這些透鏡體如大尺度結(jié)構(gòu)中具有引力性質(zhì)的物質(zhì)所占的比例。目前能夠觀測到的宇宙中物質(zhì)成分占了30%左右，其中包括用一般的電磁波能探測到的重子物質(zhì)，以及只能間接探測到的暗物質(zhì)；而另外70%左右則是具有排斥力引起宇宙加速膨脹的暗能量，它是我們目前很難直接觀測到的組成部分，也是宇宙中我們最不清楚其性質(zhì)的宇宙組成部分。”

      在銀河系、星系團(tuán)和大尺度結(jié)構(gòu)形成的過程中，它們是從早期很小的密度擾動，經(jīng)過了引力不穩(wěn)定性慢慢從線性演化階段到非線性演化階段而逐漸形成的。在經(jīng)過非線性階段的時候，會損失很多信息。

天河二號超級計(jì)算機(jī)

      張同杰和學(xué)生們通過小波技術(shù)，利用數(shù)值模擬出的圖像，能有效找回?fù)p失掉的信息，“找回的信息越多，我們對宇宙的理解也就越清楚，這是我們最近幾年做的非常有意義的工作。”他和研究生于浩然關(guān)于這方面最近的研究成果已經(jīng)在國際著名刊物《天體物理》雜志上發(fā)表。

      另外，他們從2006年以來，一直堅(jiān)持研究一項(xiàng)國際前沿問題，即利用哈勃參量數(shù)據(jù)對宇宙學(xué)模型進(jìn)行限制。宇宙學(xué)參量就是指宇宙中物質(zhì)、暗能量等的數(shù)據(jù)情況。在張同杰科研團(tuán)組做這項(xiàng)工作之前，美國有一個小組，通過利用星系的年齡而得到的數(shù)據(jù)，對標(biāo)量場的勢進(jìn)行了限制，但是他們沒有把這批數(shù)據(jù)用在宇宙學(xué)參量的限制上。

      “我們是國際上第一個把這批數(shù)據(jù)應(yīng)用在宇宙學(xué)參量限制上的科研團(tuán)組，現(xiàn)在國際上很多這方面的研究同行都在關(guān)注我們的這項(xiàng)工作的成果，所以引用率很高。”

      張同杰研究團(tuán)隊(duì)的成果雖然現(xiàn)在還不是國內(nèi)天文學(xué)界最多最好的，但是他們一直在腳踏實(shí)地地努力著，瞄準(zhǔn)國際前沿，不斷探索著宇宙學(xué)的奧秘。他就像一個執(zhí)著的守望者，用自己的思索和發(fā)現(xiàn)，試圖揭開那片星空的神秘面紗，讓大眾認(rèn)識一個真實(shí)的宇宙。