研究發現暗能量可能正在演變有助於我們理解宇宙的加速膨脹
德州大學達拉斯分校的一位物理學家與暗能量光譜儀(DESI)合作計畫的國際研究小組一起,正在執行一項為期多年的任務,以解決天文物理學最大的謎團之一: 為什麼宇宙在加速膨脹?基於對數百萬個星系和類星體數據的詳細分析,DESI合作組織的最新研究支持引力標準模型,並暗示暗能量正在演變,這些結果大大有助於理解宇宙的加速膨脹。
科學家提出了各種理論來解釋這個現象。 一種理論認為,暗能量–一種未知的力量–正在驅使星系分離。 另一種理論認為,萬有引力–在太陽係等局部系統中將物體結合在一起的力–在廣闊的宇宙尺度上有不同的表現,可能需要加以修正,以解釋加速膨脹的原因。
由來自70 多個機構的900 多名科學家組成的DESI 協作小組發布了針對第二種理論的新分析。 他們的研究結果表明,星系的集群符合引力標準模型: 阿爾伯特愛因斯坦的廣義相對論也解釋了物體如何在引力作用下墜落以及行星如何圍繞恆星運行。
這項分析透過追蹤宇宙結構在過去110 億年中的生長過程,對引力在超大尺度上的表現進行了迄今為止最精確的測試。

暗能量光譜儀(DESI)安裝在基特峰國家天文台的美國國家科學基金會Nicholas U. Mayall 4 公尺望遠鏡上,該天文台是美國國家科學基金會NOIRLab 的一個計畫。 資料來源:KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld
該合作計畫的科學家們在11月19日發佈到arXiv的多篇論文中分享了他們的研究成果。
達拉斯UT大學自然科學與數學學院物理學教授穆斯塔法-伊沙克-布沙基(Mustapha Ishak-Boushaki)博士是解讀宇宙學數據的DESI工作小組的共同負責人,他也是論文的第一作者,該論文詳細分析了宇宙尺度下的引力測試。
伊沙克-布沙基說:”對於這一輪DESI成果,我在達拉斯UT大學的工作重點是對引力進行大部分分析,因為引力對宇宙中物質如何運動以及星系團等大尺度結構如何演化形成了約束。

安裝在亞利桑那州圖森附近基特峰國家天文台尼古拉斯-U-馬約爾4 公尺望遠鏡上的暗能量光譜儀(DESI)。 資料來源:KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld
伊沙克-布沙基(Ishak-Boushaki)將於1月在馬裡蘭州國家港舉行的美國天文學會(American Astronomical Society)會議上,代表DESI合作計畫與其他研究人員一起展示這些宇宙學成果。
新結果提供了對DESI第一年數據的擴展分析,4月份的數據繪製了迄今為止最大的宇宙三維地圖,並揭示了暗能量可能隨時間演變的跡象。
“最新的分析與我們先前的發現也是一致的,這些發現傾向於暗能量不是恆定的,而是動態的理論,這對於宇宙加速來說是一個非常重要的結果。”
DESI實驗可以同時捕捉5000個星系的光線。 最新的分析使用了近600萬個星系和類星體的數據,讓研究人員看到了長達110億年的過去。 僅用一年的數據,DESI就對宇宙結構的成長進行了最精確的全面測量,超過了以前需要幾十年才能完成的工作。
最新的分析也為中微子的質量提供了新的上限,中微子是唯一一種質量尚未被精確測量的基本粒子。這擴大了從數據中提取更多資訊的範圍,測量了星系和物質在整個空間不同尺度上的分佈。 與先前的研究一樣,它使用了一種技術,直到最後才向科學家隱藏結果,以減少任何無意識的偏見。
DESI實驗目前已進入五年勘測天空的第四年,研究人員計劃在計畫結束時收集約4,000萬個星系和類星體的資料。 該合作計畫目前正在分析前三年收集到的數據,預計今年3月在美國物理學會的會議上展示對暗能量和宇宙膨脹歷史的最新測量結果。
有關這一發現的更多資訊:
DESI 在110 億年的宇宙史中檢驗了愛因斯坦的相對論。
令人驚嘆的宇宙地圖證實了跨越數十億年的萬有引力理論。
暗能量光譜儀(DESI)由美國能源部(DOE)科學辦公室資助建造和運作。 它安裝在基特峰國家天文台的尼古拉斯-U-馬約爾4 米望遠鏡上,由美國國家科學基金會(NSF)NOIRLab管理。 DESI 實驗由能源部勞倫斯伯克利國家實驗室負責監督。
DESI 也得到了能源部科學辦公室使用者設施–國家能源研究科學計算中心的額外支持。 資金也來自美國國家科學基金會、英國科技設施委員會、戈登和貝蒂-摩爾基金會、海辛-西蒙斯基金會、法國替代能源和原子能委員會、墨西哥國家人文、科學和技術委員會、西班牙科學和創新部以及DESI 的成員機構。
「聯合國永續發展教育十年」合作計畫承認並尊重在I’oligam-Du’ag(基特峰)這個對托霍諾奧德漢姆民族具有深遠文化和精神意義的地方開展研究的特權。
編譯自/ ScitechDaily