长期以来,物理学家一直假设暗能量这种神秘力量强度恒定,但一项宇宙膨胀测绘项目的最新结果挑战了这一观点。该数据进一步证实,暗能量促使星系彼此加速分离,但在过去45亿年间其强度有所减弱。
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结果。该结果基于3年数据收集,相较2024年最初报道的一年期数据更具说服力。

DESI望远镜局部。图片来源:KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld
若该发现经得起验证,或将迫使宇宙学家修正关于宇宙历史的“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——即“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、苏格兰皇家天文学家Catherine Heymans说,“这相当于向物理学家们抛出了挑战。”
DESI望远镜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位置,随后这些光纤将光传输至精密光谱仪,测量每个天体的红移值,即光波在抵达地球途中因宇宙膨胀而被拉伸的程度。研究人员通过红移值估算天体与地球的距离,进而绘制宇宙膨胀史3D图。
图中,科学家通过星系密度识别源自早期声波振荡,即重子声学振荡(BAO)的残留波动,这类振荡存在于恒星形成之前,其原始特征尺度为150千秒差距(45万光年),随着宇宙膨胀持续增长,现已扩大千倍至150百万秒差距——成为当今宇宙中已知的最大结构。
通过追踪BAO尺度的演变,研究人员能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。截至去年,所有宇宙学数据均符合暗能量作为宇宙学常数的假设——这意味着宇宙应持续加速膨胀。
但DESI最新分析表明,当前宇宙膨胀加速程度较过去有所减弱,这与暗能量作为常数的假设不符。数据显示,暗能量密度(单位空间内的暗能量含量)较45亿年前已下降约10%
此次分析涵盖逾3000万个星系与类星体的红移数据,覆盖宇宙110亿年历史。尽管DESI数据的统计能力尚不足以完全否定暗能量的常数属性,但英国朴茨茅斯大学的DESI成员Seshadri Nadathur预期在完成7年期数据收集后将得出确证。欧空局2023年发射的欧几里得太空望远镜以及智利即将启用的8米薇拉·鲁宾天文台,将继续补充宇宙历史数据。
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