劍橋大學的研究人員在我們的宇宙後院發現了一種測量暗能量的新方法–暗能量是一種神秘的力量，佔宇宙的三分之二以上，是宇宙加速膨脹的源頭。研究人員發現，透過研究仙女座–我們銀河系的隔壁鄰居，正在與銀河系緩慢碰撞的星係有可能探測和測量暗能量。

研究人員透過研究銀河系和仙女座星系之間的運動，發現了一種可能探測和測量暗能量的方法。這項仍處於早期階段的技術可以估算出宇宙學常數的上限值，這是一個簡單的暗能量模型，比早期宇宙測定的數值高出五倍。

自1990 年代末期首次發現暗能量以來，科學家一直利用非常遙遠的星系來研究暗能量，但尚未直接探測到它。然而，劍橋大學的研究人員發現，透過研究仙女座星系和銀河系在共同質量下是如何相互移動的，他們可以對宇宙學常數的值設定一個上限，而宇宙學常數是暗能量最簡單的模型。他們發現的上限比可以從早期宇宙中探測到的宇宙常數值高出五倍。

研究人員說，儘管這項技術仍處於發展初期，但透過研究我們自己的宇宙鄰域，有可能探測到暗能量。研究結果發表在《天文物理學期刊通訊》。

在我們的世界和天空中，我們所能看到的一切–從微小的昆蟲到巨大的星系只佔可觀測宇宙的百分之五，其餘的都是暗物質：科學家們認為，宇宙中約有27%是由暗物質構成的，它將物體固定在一起，而68%是暗能量，它將物體推開。

第一作者、應用數學和理論物理系的戴維-貝尼斯蒂博士說：”暗能量是可以添加到愛因斯坦引力理論中的一系列模型的總稱。其最簡單的版本被稱為宇宙學常數：一種恆定的能量密度，將星系相互推開。”

宇宙常數是愛因斯坦在其廣義相對論中暫時添加的。從20 世紀30 年代到90 年代，宇宙常數一直被設定為零，直到人們發現一種未知的力量–暗能量–導致宇宙加速膨脹。然而，暗能量至少有兩個大問題：我們不知道它到底是什麼，也沒有直接偵測到它。

自從暗能量首次被發現以來，天文學家已經開發了多種探測暗能量的方法，其中大部分涉及研究早期宇宙中的天體，並測量它們遠離我們的速度。解讀數十億年前暗能量的影響並非易事：由於暗能量是星系間的一種微弱力量，它很容易被星系內部強大得多的力量所克服。

然而，宇宙中有一個區域對暗能量出奇地敏感，它就在我們的宇宙後院。仙女座星系離我們的銀河系最近，兩個星係正在相撞。隨著距離的拉近，兩個星系將開始繞著對方運行–非常緩慢。一條軌道需要200 億年。然而，由於巨大的引力，在單一軌道完成之前，也就是大約50 億年之後，兩個星系將開始合併並相互撞擊。

貝尼斯蒂說：”仙女座是唯一沒有遠離我們的星系，因此透過研究它的質量和運動，我們或許能夠對宇宙常數和暗能量做出一些判斷。”

貝尼斯蒂和他的合著者–DAMTP的安妮-戴維斯（Anne Davis）教授和天文學研究所的溫-埃文斯（Wyn Evans）教授–根據對兩個星系質量的最佳估計值進行了一系列模擬，發現暗能量正在影響仙女座和銀河系的相互運作。

貝尼斯蒂說：「暗能量影響著每一對星系：引力想把星系拉到一起，而暗能量則把它們推開。在我們的模型中，如果我們改變宇宙常數的值，我們就能看到它是如何改變兩個星系的軌道的。根據它們的質量，我們可以確定宇宙常數的上限，它比我們從宇宙其他地方測量到的宇宙常數高出大約五倍。”

研究人員說，雖然這項技術可能被證明具有巨大價值，但它還不能直接探測到暗能量。詹姆斯-韋伯望遠鏡（JWST）的數據將對仙女座的質量和運動提供更精確的測量，這將有助於降低宇宙常數的上限。

此外，透過研究其他成對的星系，還有可能進一步完善這項技術，並確定暗能量如何影響我們的宇宙。貝尼斯蒂說：”暗能量是宇宙學中最大的謎團之一。它的影響可能會隨著距離和時間的變化而變化，但我們希望這項技術能夠幫助揭開這個謎團。”