暗能量可能越来越弱

本文转自：中国科学报

迄今最大宇宙3D地图问世

暗能量可能越来越弱

最大宇宙三维地图的一部分，展示了物质的基本结构。图片来源：laire Lamman/DESI collaboration

本报讯 美国劳伦斯·伯克利国家实验室借助暗能量光谱仪（DESI），绘制出迄今最大的宇宙三维（3D）地图。相关宇宙演化线索表明，随着时间的推移，暗能量似乎正在减弱。相关研究结果在4月4日召开的美国物理学会会议上公布，同时公布于预印本网站arXiv。

25年前，美国约翰斯·霍普金斯大学Adam Riess首次发现了暗能量存在的证据。他表示，宇宙学的标准理论模型lambda-CDM指出，随着时间的推移，暗能量的强度应该是保持不变的。“如果该研究成立，这将是一件非常重要的事情。”

暗能量被认为是引起宇宙加速膨胀的原因。如果它不是静态的，那么可能对我们关于宇宙起源、大小和最终命运的想法产生巨大影响。Riess说，这可能意味着“我们将不得不在对引力和场的理解上进行严肃的自我反省”。

即便是DESI的研究人员也不清楚为什么他们的数据显示暗能量最近可能变弱。研究人员通过测量宇宙中星系的大规模结构和分布来检测暗能量的强度，这揭示了宇宙是如何随着时间的推移而膨胀的。随后，研究人员将这些信息与3组关于超新星的数据结合，后者作为所谓“标准蜡烛”，利用它们可预测的亮度确定了其与宇宙天体的距离。

令人惊讶的是，对于宇宙膨胀率随时间的变化，3个超新星样本都给出了不同的答案。这三者都表明，暗能量的影响可能在最近的亿万年中有所减弱，但这些答案的强度各不相同，因此研究人员不确定如何解释这些数据。

有两个超新星样本不一致，但它们的样本非常相似。DESI发言人、美国犹他大学Kyle Dawson因此表示：“不知道哪一个是正确的，真相可能介于两者之间，但看起来真正的差异在于超新星研究人员评估数据的方式。”

模型之间的差异由一个名为sigma的因子表示，它衡量了如果模型确实不一致，那么偶然发生类似冲突的可能性有多大。Riess指出，差异在3-sigma左右是值得注意的指示水平，低于这个数值通常很可能只是一个简单的巧合，不会让研究人员感到特别兴奋。而lambda-CDM与超新星和DESI测量组合的差异范围在2.5-sigma至3.9-sigma之间。

Dawson说：“这两个说法都是对的，都有足够的张力，这很有趣，但不足以说明有什么东西肯定存在。”

暗能量占宇宙的近70%，因此科学家对其本质理解的任何错误都可能对物理学产生广泛影响。不过，要证明这个误差是否真的存在，还需要在未来几年进行更精确的测量。

“如果研究结果是真的，这将是25年来我们获得的关于暗能量本质的第一条真正线索。”Riess说。（辛雨）

相关论文信息：

https://doi.org/10.48550/arXiv.1234.56789