科学家对暗能量的看法可能是错误的。但一项新的研究表明,他们对重力的看法是正确的。
暗能量是一种导致宇宙加速膨胀的神秘现象,人们普遍认为在整个宇宙历史中暗能量的密度是恒定的。但暗能量可能正在减弱,暗能量光谱仪器 (DESI) 的研究人员在 11 月 19 日的合作报告中指出一批论文发布到项目网站和 arXiv.org。
这一发现重申了同一团队四月份的报告(序列号:4/4/24)。与此同时,新的分析——对早期报告中使用的相同数据进行了更彻底的研究——证实了 DESI 数据与广义相对论、阿尔伯特·爱因斯坦的引力理论一致,但没有证据表明存在替代的“修正引力”理论。
DESI 制作了整个宇宙星系的 3D 地图。该项目之前的分析仅关注从该地图收集的一类信息:,早期宇宙中的声波在今天可见的宇宙上留下了印记(序列号:2019 年 3 月 4 日)。
新的分析增加了有关星系和其他结构在宇宙历史上如何演化的信息。 “这是我们第一次对结构如何随时间增长变得敏感,”安娜堡密歇根大学的宇宙学家 Dragan Huterer 说。 “这很重要,因为众所周知,结构的生长对暗能量和修正重力非常敏感。”
在这两项分析中,研究人员发现了暗能量状态方程、其压力与密度之间的关系随时间变化的迹象。 “我们得出了同样的结论,这……完全让人放心,”法国国家科学研究中心和巴黎物理核与高级能源实验室的宇宙学家宝琳·扎鲁克(Pauline Zarrouk)说道。因为这两项分析基于相同的数据,“如果我们没有看到相同的[结论],那确实是一个问题。” (在这两种情况下,该团队都将 DESI 的数据与其他宇宙学数据结合起来,包括宇宙微波背景数据,即宇宙中最古老的光。)
杜克大学的物理学家 Daniel Scolnic 表示,第一个结果让 DESI 研究人员竭尽全力。 “他们不会放弃这一点。很多时候,当宇宙学取得一些重大成果时,感觉就像一个月后……它就消失了。”但对于 DESI,“他们的脖子仍然在外面。我真的很尊重这一点,也很感激。”
如果暗能量被证实存在变化,它将给宇宙学带来震动,推翻科学家公认的理论,即标准宇宙学模型。该理论在描述宇宙方面非常成功,但它包含了人们知之甚少的成分,例如暗能量和同样未被识别的质量源,称为暗能量。(序列号:8/26/24)。
为了对宇宙做出更令人满意的解释,一些科学家,它将重力描述为质量扭曲时空的结果。修正后的引力理论有可能(序列号:7/5/24)。但DESI观察到的结构形成与广义相对论预测的一致。尽管没有完全排除这些理论,但没有任何证据表明重力发生了改变。
在这项新研究中,关于中微子质量的谜题仍然存在,中微子是宇宙中大量存在的轻质亚原子粒子。与 DESI 的第一次分析一样,新发现表明三种中微子的质量总和为,至少根据某些帐户(序列号:9/20/24)。这可能暗示宇宙学家误解了宇宙的本质或中微子本身。
2025 年,DESI 合作计划发布基于该项目前三年数据的结果。这将是对结果鲁棒性的真正考验,包括暗能量是否确实随着时间的推移而变化。
斯科尼克将标准宇宙学模型设想为篝火。当科学家们一直享受坐在温暖的光芒下时,随着 DESI 的结果,火花已经开始飞扬。 “这就是你告诉所有人的时候,‘为了安全起见,让我们从篝火后退一步。 ......我们并不是在泼水浇灌整个事情,但绝对只是退一步。”