多項測量結果接近「暗能量」！

100多名科學家的合作研究揭示，對宇宙中四種不同現象的廣泛分析為理解暗能量的本質指明了道路。暗能量（動宇宙膨脹加速的力量）是一種目前神秘未知的東西。智利Cerro Tololo美洲天文台的望遠鏡科學家Timothy Abbott和同事寫道：它的性質「未知，了解它的性質和起源是現代物理學的主要挑戰之一！事實上，這關係到很多事情，目前的測量結果表明：暗能量可以作為一個宇宙常數順利地納入廣義相對論；但研究人員指出，這些測量結果並不精確，而且包含了一系列潛在的變化。

在空間或時間上，任何偏離這一解釋的行為，都將構成基礎物理學的一個里程碑式發現。當然，問題的核心是，暗能量本質只能通過其影響間接地觀察到。這可以分為兩類，首先通過加速宇宙的膨脹使星繫結構變形。其次，它抑制了宇宙結構某些部分的增長。然而，它並不是產生這種結果的唯一力量，因此危險總是存在的，即被認為是暗物質活動證據的東西，實際上可能是完全不同的東西。目前測量暗物質的方法存在問題，所有這些都始於宇宙微波背景輻射(CMB)。

位於智利的Cerro Tololo美洲天文台致力於暗能量探測。圖片：ROGER RESSMEYER/CORBIS/VCG/GETTY IMAGES

宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸40萬年後產生的殘餘輻射，充滿了太空。在宇宙歷史上的那個時候，暗物質的影響微乎其微。隨著時空膨脹得越來越多、越來越快，它顯著地增加了。因此，測量它的第二個支柱包括對「低紅移」現象的觀察——波長延伸到很遠的地方，可計算過去幾十億年宇宙內部的條件。艾伯特和同事們指出，將這兩種測量結果結合起來，然後向前推到今天，可以對模型進行強有力的測試，但它需要來自低紅移實驗的精確、獨立的約束」。

因此，任何低紅移測量精度的提高也將提高暗能量計算精度，從而降低(或可能增加)宇宙中存在一種以前未被發現的物理現象可能性。研究人員通過對低紅移現象(即測量Ia型超新星光曲線、可見物質(或「重子」)密度的波動、弱引力透鏡和星系集群)多種觀測探針的組合來應對這一挑戰。為此使用了暗能量調查(DES)的結果，DES是美國、南美和歐洲研究機構的合作項目，研究智利維克托·M·布蘭科望遠鏡(Victor M Blanco telescope)的觀測結果。研究人員展示了研究的第一部分結果，揭示了在限制暗能量本質方面取得的進展。

DES的發現絕對排除了暗能量不存在的宇宙存在可能性，而且完全獨立於基於cmb的研究。這些結果表明宇宙在空間上是平坦的，並對重子物質的密度提出了更嚴格的限制。這些結果將「暗能量及其在宇宙中能量密度」的狀態……「精確到幾乎是宇宙微波背景輻射之前7次最佳單次實驗結果的3倍」。結論是，進一步有計劃的DES研究很可能會使人們對宇宙暗能量影響的認識提高几個數量級。這項研究成果即將發表在《科學》上，目前發表在《arXiv》。

博科園-科學科普｜文: ANDREW MASTERSON/cosmos magazine

參考期刊文獻:《arXiv》,《物理評論快報》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.171301

Cite: arXiv:1811.02375

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