重子声学振荡留下的 150 Mpc，是宇宙的尺子

往池塘里同时丢两块石头，两圈波纹向外扩散，相遇的地方会叠加成一条加强的纹路。宇宙早期的等离子体也经历过类似的事：引力往里压，辐射压往外顶，来回振荡的声波在某个时刻被「冻住」。冻结的位置留下一个固定半径，今天它表现为星系之间一种偏好的间距，像刻在同一批尺子上的刻度。

复合之前，光子与重子组成的流体里传播着声波，声速约为光速的 0.577 倍。到 38 万年时声波走了约 147 Mpc（共动距离），这个尺度被印在星系分布里。测量这个尺度的视角大小，就能算出对应红移处的距离，目前精度约 1% 到 2%。

声波在复合那一刻停下，尺度就此固定

早期宇宙里，重子被光子的辐射压撑着，密度高的地方会被往外推，推过头又被引力拉回来，形成振荡。

光子退耦后，辐射压消失，声波失去传播介质，波形被冻结在原地。冻结时的传播距离就是声学视界，它只依赖复合前的物理，与之后的演化无关。

声波经过的地方物质密度略高，因此星系更容易在那里形成。结果是：相距约 150 Mpc 的两群星系，比相距 140 Mpc 或 160 Mpc 的两群更常见。

这个信号很弱，藏在两点相关函数的一个小鼓包里，幅度只有百分之几。要测出来，需要十万量级以上的星系样本，还要控制观测选择效应。

2005 年，斯隆数字巡天与 2dF 星系红移巡天分别报告了同一个尺度的探测。这是重子声学振荡从理论预言变成测量工具的转折点。

此后 BOSS、DESI 等巡天把它推到更高红移，测量精度从百分之十几压到百分之一二。它现在是限制暗能量与空间曲率的主力探针之一。

超新星测的是光度距离，重子声学振荡测的是角度与红移方向上的距离。两者对宇宙学参数的依赖方式不同，联合起来才能把参数解耦。

更重要的是，它是一把「标准尺」而不是「标准烛光」：不需要知道任何天体的本征亮度，只需要统计星系之间的间距。这绕开了一整类天体物理系统误差。

观测证实星系两点相关函数在约 150 Mpc 处的鼓包、该尺度随红移的变化、以及它与微波背景声学峰的一致性。这些在多套独立巡天中重复出现。

理论预言声学视界的数值可以在复合前物理已知的前提下算出来，误差只有零点几个百分点；鼓包的位置应由这个尺度除以角直径距离决定。两者吻合得很好。

尚未定论把重子声学振荡与超新星、微波背景联合拟合时，暗能量状态方程是否偏离 -1。DESI 近年结果对演化型暗能量有轻微偏好，显著度约 2 到 3 倍标准差，还不足以定论。

为什么是 150 Mpc 这么大的尺度？

因为声波在 38 万年里以约 0.577 倍光速传播，走出的共动距离约 147 Mpc。这个数字由复合时间和声速决定，不是巧合。

这个尺子会随宇宙膨胀变吗？

物理尺度随膨胀变大，但用共动坐标表示时它是常数。观测上表现为：不同红移处的角尺度不同，正是这个变化被用来测距离。

它和微波背景上的斑点是一回事吗？

是同一批声波。微波背景看到的是声波在复合时刻的快照，星系分布看到的是同一批声波在物质上的残留。