科學家對暗能量的看法可能是錯的。但一項新的研究表明,他們對重力的看法是正確的。
暗能量是一種導致宇宙加速膨脹的神秘現象,人們普遍認為在整個宇宙歷史中暗能量的密度是恆定的。但暗能量可能正在減弱,暗能量光譜儀器 (DESI) 的研究人員在 11 月 19 日的合作報告中指出一批論文發佈到專案網站和 arXiv.org。
這項發現重申了同一團隊四月的報告(序號:4/4/24)。同時,新的分析——對早期報告中使用的相同數據進行了更徹底的研究——證實了DESI 數據與廣義相對論、阿爾伯特愛因斯坦的引力理論一致,但沒有證據表明存在替代的「修正重力」理論。
DESI 製作了整個宇宙星系的 3D 地圖。該專案先前的分析僅關注從該地圖收集的一類資訊:,早期宇宙中的聲波在今天可見的宇宙上留下了印記(序號:2019 年 3 月 4 日)。
新的分析增加了有關星系和其他結構在宇宙歷史上如何演化的資訊。 「這是我們第一次對結構如何隨時間增長變得敏感,」安娜堡密西根大學的宇宙學家 Dragan Huterer 說。 “這很重要,因為眾所周知,結構的生長對暗能量和修正重力非常敏感。”
在這兩項分析中,研究人員發現了暗能量狀態方程式、其壓力與密度之間的關係隨時間變化的跡象。 「我們得出了同樣的結論,這……完全讓人放心,」法國國家科學研究中心和巴黎物理核與高級能源實驗室的宇宙學家寶琳·扎魯克(Pauline Zarrouk)說。因為這兩項分析基於相同的數據,“如果我們沒有看到相同的[結論],那確實是一個問題。” (在這兩種情況下,研究小組都將 DESI 的數據與其他宇宙學數據結合起來,包括宇宙微波背景數據,即宇宙中最古老的光。)
杜克大學的物理學家 Daniel Scolnic 表示,第一個結果讓 DESI 研究人員竭盡全力。 「他們不會放棄這一點。很多時候,當宇宙學取得一些重大成果時,感覺就像一個月後……它就消失了。但對於 DESI,「他們的脖子仍然在外面。我真的很尊重這一點,也很感激。
如果暗能量被證實存在變化,它將給宇宙學帶來震動,推翻科學家公認的理論,即標準宇宙學模型。該理論在描述宇宙方面非常成功,但它包含了人們知之甚少的成分,例如暗能量和同樣未被識別的質量源,稱為暗能量。(序號:8/26/24)。
為了對宇宙做出更令人滿意的解釋,一些科學家,它將重力描述為質量扭曲時空的結果。修正後的引力理論有可能(序號:7/5/24)。但DESI觀察到的結構形成與廣義相對論預測的一致。儘管沒有完全排除這些理論,但沒有任何證據表明重力發生了變化。
在這項新研究中,關於中微子質量的謎題仍然存在,中微子是宇宙中大量存在的輕質亞原子粒子。與 DESI 的第一次分析一樣,新發現顯示三種中微子的質量總和為,至少根據某些帳戶(序號:9/20/24)。這可能暗示宇宙學家誤解了宇宙的本質或中微子本身。
2025 年,DESI 合作計畫發布基於該計畫前三年數據的結果。這將是對結果穩健性的真正考驗,包括暗能量是否確實隨著時間的推移而變化。
斯科尼克將標準宇宙學模型設想為篝火。當科學家一直享受坐在溫暖的光芒下時,隨著 DESI 的結果,火花已經開始飛揚。 「此時你要告訴所有人,『為了安全起見,讓我們從篝火後退一步。 ……我們並不是在潑水澆灌整個事情,但絕對只是退一步。