天文学家研究有史以来最大的宇宙地图发现了一些迹象,表明我们对宇宙的最佳理解需要进行重大改写。
这项分析对跨越 110 亿年宇宙时间的近 1500 万个星系和类星体进行了分析,结果发现:——被认为是驱动宇宙加速膨胀的恒定力——可能正在减弱。
如果这些发现成立,那就意味着控制我们宇宙命运的最神秘的力量之一比最初想象的还要奇怪——而且我们当前的宇宙模型存在很大的问题。研究人员的研究结果发表在多篇论文在预印本服务器 arXiv 上,并于 3 月 19 日在美国物理学会全球物理学峰会位于加利福尼亚州阿纳海姆,因此尚未经过同行评审。
“确实,DESI 结果本身就与暗能量最简单的解释一致,暗能量是一个不变的宇宙学常数,”合著者大卫·施莱格尔加州劳伦斯伯克利国家实验室的 DESI 项目科学家告诉《Live Science》。 “但我们不能忽视延伸到早期和晚期宇宙的其他数据。将[DESI的结果]与其他数据结合起来才是真正奇怪的时候,这种暗能量似乎必须是‘动态的’,这意味着它会随着时间而变化。”
不断演化的宇宙
和是宇宙中最令人费解的两个组成部分。他们一起组成大约95%宇宙的一部分,但由于它们不与光相互作用,因此无法直接检测到。
然而,这些成分是占主导地位的 Lambda 冷暗物质 (Lambda-CDM) 宇宙学模型的关键成分,该模型绘制了宇宙的增长图并预测了宇宙的终结。在这个模型中,暗物质负责将星系聚集在一起,并解释它们原本难以解释的强大引力,而暗能量则解释了为什么宇宙正在加速膨胀。
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但尽管如此 这些假设的黑暗实体 ,科学家们仍然不确定它们来自哪里,甚至是什么。目前,对暗能量最好的理论解释是量子场论,该理论将太空的真空描述为充满了海洋波动,在真空中产生内在的能量密度。
在大爆炸之后,这种能量随着空间的膨胀而增加,产生更多的真空和更多的能量,从而更快地将宇宙推开。这一建议帮助科学家将暗能量与——一种假设的暴胀能量,在整个宇宙的生命周期中随着时空结构而增长。爱因斯坦在他的理论中将其命名为 Lambda。
“这个理论的问题在于数字不相加,”说凯瑟琳·海曼斯爱丁堡大学天体物理学教授和苏格兰皇家天文学家,他没有参与这项研究。 “如果你说:‘好吧,我期望从这种真空中获得什么样的能量?’这与我们测量的非常、非常、非常、非常不同,”她告诉《生活科学》。
“宇宙给我们扔了一个曲线球,这有点令人兴奋,”她补充道。
扫描黑暗宇宙
为了弄清楚暗能量是否随着时间的推移而变化,天文学家查阅了 DESI 三年的数据,这些数据安装在亚利桑那州的尼古拉斯·U·梅奥尔 4 米望远镜上。 DESI 精确定位数百万个星系的每月位置,以研究宇宙如何膨胀到今天。
通过汇编 DESI 的观测结果(其中包括近 1500 万个最佳测量的星系和类星体(由超大质量黑洞驱动的超亮天体)),研究人员得出了一个奇怪的结果。
就其本身而言,望远镜的观测结果与 Lambda-CDM 模型处于“弱张力”,这表明暗能量可能会随着宇宙老化而失去强度,但没有足够的统计意义来打破该模型。
但当与其他观测结合起来时,例如宇宙中来自宇宙的剩余光宇宙微波背景、超新星以及来自遥远星系的光的引力扭曲,暗能量正在演化的可能性越来越大。
事实上,它将观测结果与标准模型的分歧推至 4.2 西格玛,这是一个统计指标五-西格玛结果物理学家将其作为预示新发现的“黄金标准”。
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随着时间的推移,随着数据的增加,这一结果是否会持续存在或消失尚不清楚,但天体物理学家越来越相信,这种差异不太可能消失。
施莱格尔说:“这些数据似乎表明,暗能量要么在今天变得不那么重要,要么在宇宙早期变得更加重要。”
天文学家表示,进一步的答案将来自一系列研究宇宙中暗物质和暗能量本质的新实验。这些包括,的南希·格雷斯·罗马太空望远镜,以及 DESI 本身,它现在已经进入了扫描天空的五年中的第四个年头,到完成时将测量 5000 万个星系和类星体。
“我认为可以公平地说,从表面上看,这个结果似乎是我们发现暗能量以来大约 25 年来对暗能量本质的最大暗示。”亚当·里斯约翰·霍普金斯大学天文学教授荣获2011年诺贝尔物理学奖向《Live Science》表示,表彰他的团队 1998 年发现暗能量。 “如果得到证实,它实际上表明暗能量并不是大多数人想象的那样,是一种静态能量来源,而可能是一种更奇特的东西。”









