100多名科学家的合作研究揭示，对宇宙中四种不同现象的广泛分析为理解暗能量的本质指明了道路。暗能量（动宇宙膨胀加速的力量）是一种目前神秘未知的东西。智利Cerro Tololo美洲天文台的望远镜科学家Timothy Abbott和同事写道：它的性质“未知，了解它的性质和起源是现代物理学的主要挑战之一！事实上，这关系到很多事情，目前的测量结果表明：暗能量可以作为一个宇宙常数顺利地纳入广义相对论；但研究人员指出，这些测量结果并不精确，而且包含了一系列潜在的变化。
在空间或时间上，任何偏离这一解释的行为，都将构成基础物理学的一个里程碑式发现。当然，问题的核心是，暗能量本质只能通过其影响间接地观察到。这可以分为两类，首先通过加速宇宙的膨胀使星系结构变形。其次，它抑制了宇宙结构某些部分的增长。然而，它并不是产生这种结果的唯一力量，因此危险总是存在的，即被认为是暗物质活动证据的东西，实际上可能是完全不同的东西。目前测量暗物质的方法存在问题，所有这些都始于宇宙微波背景辐射(CMB)。
- 位于智利的Cerro Tololo美洲天文台致力于暗能量探测。图片：ROGER RESSMEYER/CORBIS/VCG/GETTY IMAGES
宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸40万年后产生的残余辐射，充满了太空。在宇宙历史上的那个时候，暗物质的影响微乎其微。随着时空膨胀得越来越多、越来越快，它显著地增加了。因此，测量它的第二个支柱包括对“低红移”现象的观察——波长延伸到很远的地方，可计算过去几十亿年宇宙内部的条件。艾伯特和同事们指出，将这两种测量结果结合起来，然后向前推到今天，可以对模型进行强有力的测试，但它需要来自低红移实验的精确、独立的约束”。
因此，任何低红移测量精度的提高也将提高暗能量计算精度，从而降低(或可能增加)宇宙中存在一种以前未被发现的物理现象可能性。研究人员通过对低红移现象(即测量Ia型超新星光曲线、可见物质(或“重子”)密度的波动、弱引力透镜和星系集群)多种观测探针的组合来应对这一挑战。为此使用了暗能量调查(DES)的结果，DES是美国、南美和欧洲研究机构的合作项目，研究智利维克托·M·布兰科望远镜(Victor M Blanco telescope)的观测结果。研究人员展示了研究的第一部分结果，揭示了在限制暗能量本质方面取得的进展。
DES的发现绝对排除了暗能量不存在的宇宙存在可能性，而且完全独立于基于cmb的研究。这些结果表明宇宙在空间上是平坦的，并对重子物质的密度提出了更严格的限制。这些结果将“暗能量及其在宇宙中能量密度”的状态……“精确到几乎是宇宙微波背景辐射之前7次最佳单次实验结果的3倍”。结论是，进一步有计划的DES研究很可能会使人们对宇宙暗能量影响的认识提高几个数量级。这项研究成果即将发表在《科学》上，目前发表在《arXiv》。
閱讀更多 博科園 的文章
