长期以来，物理学家一直认为暗能量强度恒定，但一项宇宙膨胀测绘项目的最新结果挑战了这一观点。该项目的数据进一步证实，暗能量促使星系彼此加速远离，但在过去45亿年间其强度已经减弱。
DESI局部。图片来源：KPNO
这是暗能量光谱仪（DESI）合作组于3月19日在美国物理学会会议上公布的最新研究成果。该研究基于3年的数据收集，相较2024年公布的一年期数据更具说服力。
如果这些发现经得起验证，或将迫使宇宙学家修正他们关于宇宙历史的标准模型。该模型通常假设暗能量是真空的固有属性，不随时间改变，是一个“宇宙学常数”。
“现在我确实开始高度关注了。”英国爱丁堡大学的天文学家Catherine Heymans说，“这相当于向物理学家抛出了一个挑战性问题。”
DESI位于美国亚利桑那州图森市附近的基特峰国家天文台。该装置通过5000只机械臂将光纤对准视场内选定的星系或类星体，随后这些光纤将光传输至精密光谱仪，用于测量每个天体的红移值，即其光波在抵达地球途中因宇宙膨胀被拉伸的程度。研究人员可以通过红移值估算天体与地球的距离，进而绘制宇宙膨胀历史三维图。
在这张三维图中，科学家通过星系密度确定了源自早期声波振荡，即重子声学振荡（BAO）的残留波动。这类振荡在恒星形成之前就已经存在，原始特征尺度为150千秒差距（45万光年），并随着宇宙膨胀而持续增长。现在它们已经扩大了1000倍至150百万秒差距，成为当今宇宙中已知最大的特征尺度。
通过追踪BAO尺度的演变，研究人员能够重建宇宙膨胀速率的历史变迁。约50亿年前，在暗能量推动下，宇宙膨胀由减速转为加速。直到去年，所有宇宙学数据均符合暗能量作为宇宙学常数的假设，这意味着宇宙应该持续加速膨胀。
但DESI的最新分析表明，当前宇宙膨胀加速程度较过去有所减弱，这与暗能量作为宇宙学常数的假设不符。相反，数据显示，暗能量密度（单位空间内的暗能量含量）较45亿年前已下降了约10%。
此次分析包括逾3000万个星系与类星体的红移数据，覆盖宇宙110亿年的历史。尽管DESI数据的统计能力尚不足以完全否定暗能量的宇宙学常数属性，但DESI成员、英国朴茨茅斯大学的Seshadri Nadathur预计，一旦DESI积累了7年数据并完成调查，这一宇宙常数将成为历史。
2023年发射的欧几里得空间望远镜以及智利即将启用的8米薇拉·鲁宾天文台，将进一步补充相关的宇宙历史数据。
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来源｜中国科学报
编译｜李木子
责编丨一诺
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