最大的宇宙 3D 地图可能会“颠覆宇宙学”

科学家们使用暗能量光谱仪揭示了有史以来最大的 3D 宇宙地图。结果表明，暗能量这种将宇宙拉开的神秘力量可能正在减弱，对流行的宇宙学理论提出了挑战。

暗能量的发现已经过去了二十多年。

因此，科学家们花了 20 多年的时间来解开这种看似正在撕裂宇宙的无形物质的秘密。然而，他们对此仍然几乎一无所知。事实上，暗能量甚至可能不是一种物质。它可能是一种力，甚至是空间本身的固有属性。

例如，宇宙学的标准模型——我们宇宙演化的主要理论——确实表明暗能量在整个宇宙和整个时间中都坚定不移，使其成为空间的基本属性。如果保持不变，占宇宙 70% 的神秘暗能量将推开所有恒星和星系。然而，对宇宙历史的最大调查可能表明，暗能量，也被称为假设的“反重力”力，可能会随着时间的推移而演变，而不是保持不变，这暗示着宇宙居民的未来不再那么孤独。

如果这一早期结果适用于未来的观测，宇宙学家可能至少必须探索流行的 Lambda CDM (LCDM) 模型中的系统不确定性，该模型是一种宇宙数学模型，其中 lambda 代表暗能量。他们可能还需要开始筛选我们宇宙的数十种其他模型，以找到真正最合适的模型。尽管如此，证据仍然是暂时的——它还没有达到所谓的“5西格玛阈值”，该阈值决定了一个信号是否可以被庆祝为官方发现。因此，随着未来几年内计划提供的更多数据，有关暗能量演化的不断出现的解释可能会发生变化。

波士顿大学的狄龙·布劳特（Dillon Brout）用超新星测量宇宙的加速度，他说：“如果这是真的，这只会把宇宙学搞得天翻地覆。”这样的发现将是“我们对宇宙最好理解的思考范式的转变”。

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宇宙的路灯

暗能量光谱仪 (DESI) 位于亚利桑那州基特峰国家天文台的尼古拉斯·U·梅奥尔 (Nicholas U. Mayall) 4 米望远镜顶部，每月精确定位一百万个星系的位置。通过这些观测，宇宙学家可以测量宇宙在过去 110 亿年中的膨胀率。这些遥远的星系可以被比作“宇宙的路灯”，从而帮助宇宙学家研究弥漫在宇宙中的暗能量之谜。

4 月 4 日，DESI 合作共享了有史以来最大的 3D 宇宙地图。它还包括对过去 110 亿年宇宙膨胀率的高精度测量。仅在运行的第一年，DESI 就被证明在测量早期宇宙膨胀历史方面的能力是其前身斯隆数字巡天项目的两倍，而斯隆数字巡天项目花费了十多年的时间来构建类似的 3D 地图。

“这是我们等待已久的下一代数据，所以很高兴看到它的到来，”未参与 DESI 合作的布劳特说。

除了像打结的线一样聚集在一起的无数星系之外，DESI 的新 3D 地图还突出了早期宇宙中一种微弱的模式，称为重子声学振荡 (BAO)。这些微妙的 3D 皱纹穿过了宇宙历史最初 38 万年中存在的物质，随着时间的推移而冻结，变成了婴儿宇宙的遗迹。通过绘制这些冻结的 BAO 的大小，研究人员成功地估计了星系的距离，并推断出宇宙在不同时间点膨胀的速度。

由于典型星系发出的光太微弱而无法看到，而且这些星系距离我们很远，而且它们发出的光强度相对较低，因此 DESI 合作还研究了超过 400,000 个称为类星体的强烈明亮天体。当这些天体发出的光滑过星际空间时，它会被气体和尘埃云吸收，从而帮助宇宙学家以类似于绘制星系的方式绘制密集物质的地图。

西班牙高能物理研究所科学家、DESI 合作组织成员安德鲁·丰特-里贝拉 (Andreu Font-Ribera) 在一份声明中表示：“它让我们能够进一步了解宇宙非常年轻的时候。” “这是一个非常困难的衡量标准，看到它成功真是太酷了。”

“如果这是真的，我们就处于未知领域”

暗能量可能随时间演化的初步结论来自对 DESI 数据与其他宇宙学数据的早期分析。研究人员发现，与标准模型相比，不同的暗能量模型与数据更吻合。需要明确的是，没有任何一个数据集本身能够令人信服地揭示暗能量随时间演化的性质，但当所有数据集组合在一起时，信号会变得稍微更强。

犹他大学 DESI 联合发言人凯尔·道森 (Kyle Dawson) 告诉 Space.com：“我认为 Lambda CDM 是错误的，这种偏好还不够强烈。” “实际上，我们之前从未发现与该模型有任何实际意义的偏差。”

然而，从早期的分析来看，暗能量似乎正在从宇宙加速的强大驱动力转变为在某种程度上逐渐减弱，道森说。

“如果这是真的，那么我们就处于未知领域，”布劳特说。 DESI 合作使用了仅次于 Lambda CDM 的第二个最简单的宇宙模型，除了能够帮助宇宙学家检查与标准模型的偏差之外，该模型并不引人注目。布劳特说，如果未来的观测确实发现暗能量随着时间的推移而演变，那么数十种其他模型也将变得可行，宇宙学家将不得不开始对所有这些模型进行单独测试。

“如果不是 Lambda CDM，谁知道呢？”

最初发布于Space.com。