暗能量：地图为它提供了线索-但加深了宇宙膨胀率之争

时间：2021-10-24 17:52:00 来源：

NGC 1398星系的这张图像位于Fornax集群中，是用暗能量相机拍摄的。CC BY-SA的暗能量调查

暗能量是当今科学中最大的谜团之一。我们对它知之甚少，除了它是不可见的之外，它充满了整个宇宙，并且将星系推向彼此。这使我们的宇宙以加速的速度膨胀。那是什么最简单的解释之一是，它是一个“宇宙常数”，这是空旷空间本身的能量的结果，这是阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）提出的一个想法。

不过，许多物理学家对此解释并不满意。他们想要对其性质进行更基本的描述。它是某种新型的能量场还是奇特的流体？还是表明爱因斯坦的重力方程式不完整？更重要的是，我们并不真正了解宇宙的当前膨胀率。

现在，我们的项目-扩展的重子振荡光谱调查（eBOSS）-提出了一些答案。我们的工作已作为23个系列的出版物发行，其中一些仍在同行评审中，描述了有史以来最大的三维宇宙学地图。

当前，我们能够感觉到暗能量存在的唯一方法是观察遥远的宇宙。星系越远，它们对我们出现的年龄就越小。那是因为它们发出的光花了数百万甚至数十亿年才能到达我们的望远镜。借助这种时间机器，我们可以在不同的宇宙时间测量太空中的不同距离，从而帮助我们确定宇宙膨胀的速度。

在过去的二十年中，我们使用斯隆数字天空测量望远镜测量了超过200万个星系和类星体-由黑洞驱动的极其明亮和遥远的物体。这张新地图涵盖了大约110亿年的宇宙历史，而这实际上是未经探索的，这使我们了解了前所未有的暗能量。

SDSS望远镜。斯隆数字天空调查，

我们的结果表明，宇宙能量中约有69％是暗能量。他们还再次证明，爱因斯坦最简单的暗能量形式（宇宙常数）与我们的观察最吻合。

当将我们的地图中的信息与其他宇宙学探针（例如宇宙微波背景-大爆炸留下的光）结合在一起时，他们似乎都更喜欢宇宙常数而不是对暗能量的更奇特的解释。

争议中的宇宙扩张

这些结果还可以更好地了解有关当今宇宙膨胀率和空间几何形状的一些近期争议。

将我们的观察与对婴儿期宇宙的研究相结合，揭示了我们对宇宙演化的描述上的裂痕。特别是，我们对宇宙当前膨胀率的测量值比使用直接方法测量到附近星系的距离的测量值低约10％。这两种方法都声称它们的结果是正确且非常精确的，因此它们的区别不能仅仅是统计上的fl幸。

宇宙随着时间的流逝而膨胀。

eBOSS的精确性加剧了这一危机。对于这种差异，没有广泛接受的解释。可能是有人在其中一项研究中犯了一个微妙的错误。或者这可能表明我们需要新的物理学。一种令人兴奋的可能性是，早期宇宙中以前未知的物质形式可能已经在我们的历史上留下了痕迹。这就是所谓的“早期暗能量”，被认为是在宇宙年轻时就存在的，它可能改变了宇宙的膨胀率。

近期对宇宙微波背景的研究表明，空间的几何形状可能是弯曲的，而不是简单的平坦-这与公认的大爆炸理论是一致的。但是我们的研究得出的结论是，空间确实是平坦的。

即使取得了这些重要的进步，当今世界的宇宙学家仍会对暗能量的表面简单性，空间的平坦性和当今膨胀率的争议性价值感到困惑。寻求答案只有一种方法–绘制更大更详细的宇宙图。有几个项目旨在测量比我们多至少十倍的星系。

如果eBOSS的地图是第一个探索我们之前欠缺的110亿年差距的地图，那么新一代的望远镜将成为同一时期的高分辨率版本。令人感到兴奋的是，未来的调查可能能够解决在未来十年左右的时间里有关宇宙膨胀的其余谜团。但是，如果他们透露更多的惊喜，那将同样令人兴奋。

朴茨茅斯大学研究学者朱利安·鲍蒂斯塔（Julian Bautista）撰写。

最初发表在《对话》上。