暗能量是宇宙加速膨脹的“幕后推手”，目前宇宙中有68%都是暗能量。4月9日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)發(fā)布在暗能量研究領(lǐng)域取得的重要進(jìn)展?；凇鞍的芰抗庾V巡天（DESI）”項(xiàng)目的相關(guān)數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，宇宙中的暗能量可能正隨時(shí)間推移發(fā)生變化，而非傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的是一個(gè)恒量。
暗能量是宇宙加速膨脹的“幕后推手”
暗能量研究是當(dāng)代天文學(xué)與宇宙學(xué)最具挑戰(zhàn)性的問題之一。自20世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)宇宙加速膨脹以來(lái)，科學(xué)界認(rèn)識(shí)到，傳統(tǒng)的引力理論與普通物質(zhì)成分無(wú)法解釋這一現(xiàn)象，必須引入一種全新的、神秘的宇宙成分——暗能量。作為驅(qū)動(dòng)宇宙加速膨脹的“幕后推手”，暗能量的真面目至今仍未被揭示，是現(xiàn)代物理學(xué)中最大的未解之謎之一。
“宇宙很大，我們?nèi)绻靡粋€(gè)視角去看，一定是盲人摸象，需要從不同角度綜合使用不同手段?！?a class="keyword-search" >國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)、研究員趙公博說，科研人員通過宇宙微波背景輻射、超新星爆發(fā)、引力波和重子聲波震蕩探測(cè)宇宙，得出了一張“餅圖”——宇宙中只有約5%是普通物質(zhì)，約27%是暗物質(zhì)，約68%是暗能量。
他說，暗能量是一個(gè)很廣義的概念，可以是一種真實(shí)存在的能量成分，也可以是一種未知的物理機(jī)制?！拔覀冞€無(wú)法解釋暗能量的本質(zhì)，只知道它的某些性質(zhì)，比如壓強(qiáng)、密度，這些性質(zhì)會(huì)帶來(lái)一些觀測(cè)上的效應(yīng)，通過這些效應(yīng)可以限制其比例等?！?/p>
在標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型（ΛCDM）中，暗能量通常被視為一種不隨時(shí)間演化的真空能量。這一模型在過去二十多年里成功解釋了大量宇宙學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)，被廣泛接受為當(dāng)前最簡(jiǎn)潔且有效的理論框架。然而，隨著宇宙學(xué)觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展與數(shù)據(jù)精度的不斷提高，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，在ΛCDM模型下，不同類型的觀測(cè)數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)了一定程度的不自洽。這為ΛCDM模型提出了新的挑戰(zhàn)，也為探索暗能量的性質(zhì)乃至更深層的物理理論留下了巨大的空間。
新發(fā)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)宇宙學(xué)模型構(gòu)成挑戰(zhàn)
據(jù)國(guó)家天文臺(tái)研究員鄒虎介紹，“暗能量光譜巡天（DESI）”項(xiàng)目是當(dāng)今全球最重要的暗能量觀測(cè)計(jì)劃之一，是聯(lián)合了全球70余家科研機(jī)構(gòu)組成的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)。
DESI依托4米口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行研究，望遠(yuǎn)鏡的主焦點(diǎn)上加裝了5000個(gè)光纖定位“機(jī)器人”，將天體的光導(dǎo)到10臺(tái)光譜儀上，形成巡天光譜。類似于“人口普查”，科研人員對(duì)千萬(wàn)量級(jí)的星系、類星體進(jìn)行觀測(cè)、普查，通過光譜研究它們的性質(zhì)以及在宇宙空間中的分布，獲取宇宙的膨脹信息和歷史，進(jìn)而研究暗能量。
趙公博團(tuán)隊(duì)利用自主開發(fā)的新方法，通過深入分析DESI最新觀測(cè)獲得的宇宙學(xué)距離數(shù)據(jù)，并結(jié)合超新星和宇宙微波背景輻射的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)暗能量的狀態(tài)方程隨著宇宙演化而發(fā)生變化，即暗能量很可能存在動(dòng)力學(xué)屬性。此結(jié)論對(duì)傳統(tǒng)的宇宙學(xué)模型構(gòu)成挑戰(zhàn)，意味著暗能量可能并非恒定不變的真空能量，而是具有更復(fù)雜的演化行為。
國(guó)家天文臺(tái)發(fā)布暗能量動(dòng)力學(xué)屬性檢驗(yàn)重大成果示意圖。國(guó)家天文臺(tái)供圖（背景圖片來(lái)源：DESI官網(wǎng)）
這項(xiàng)研究為揭示暗能量的物理本質(zhì)開辟了全新的研究方向。趙公博說，課題組將持續(xù)利用DESI后續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行更精細(xì)的分析，并與國(guó)際同行攜手，力求通過高精度的測(cè)量和更完備的理論模型，對(duì)暗能量的動(dòng)力學(xué)屬性進(jìn)行更全面、更嚴(yán)格的檢驗(yàn)。
在點(diǎn)評(píng)該成果時(shí)，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長(zhǎng)常進(jìn)說，這表明，暗能量研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段，在暗能量的觀測(cè)和理論解釋等方面還大有可為?！鞍的芰康膭?dòng)力學(xué)屬性研究是高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目，趙公博團(tuán)隊(duì)能在DESI項(xiàng)目中展示中國(guó)天文學(xué)家的研究水平，我感到很高興，這表明團(tuán)隊(duì)十多年的堅(jiān)持沒有白費(fèi)?！?/p>
新京報(bào)記者 張璐
編輯 張磊 校對(duì) 李立軍
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