什么？暗能量在減弱？

自大約138億年前的大爆炸以來，宇宙便一直在膨脹。20多年前，天文學(xué)家在觀測了遙遠星系中的一種特定類型的超新星爆炸后，更是首次發(fā)現(xiàn)宇宙的膨脹并未像預(yù)期那樣因引力的作用而減緩，反而是在加速。這種驅(qū)動宇宙加速膨脹的幕后無形力量，也被稱為暗能量。

宇宙學(xué)家通常認為暗能量是恒定的，也就是說它在過去和將來都將是一樣的。這也最終促成了主流宇宙學(xué)模型，即ΛCDM模型的建立。

在這個模型中，宇宙的組成成分有三種：普通物質(zhì)僅占宇宙的5%，包括恒星、行星、氣體、塵埃等我們能觀測到的物質(zhì)；約25%是由本質(zhì)未知的暗物質(zhì)構(gòu)成；還有高達約70%則是由同樣神秘的暗能量構(gòu)成。(ΛCDM中的“Λ”代表暗能量的簡單情況，它是一個宇宙學(xué)常數(shù)，而“CDM”則是冷暗物質(zhì)。)

ΛCDM模型非常成功地解釋了大尺度宇宙結(jié)構(gòu)和膨脹歷史。例如，最近位于智利的阿塔卡馬宇宙學(xué)望遠鏡（ACT）合作組剛剛發(fā)布了迄今為止最清晰的宇宙“嬰兒時期”的圖像。ACT的觀測數(shù)據(jù)為ΛCDM模型提供了迄今最嚴(yán)格的檢驗，沒有發(fā)現(xiàn)任何偏離ΛCDM模型的跡象。

ACT繪制了迄今為止最清晰的宇宙微波背景，詳見：。（圖/ACT Collaboration; ESA/Planck Collaboration）

然而，近期另一項研究卻暗示著，ΛCDM模型也許需要被修正。

暗能量會變化？

去年四月份，由70多個機構(gòu)的900多名研究人員組成的暗能量光譜儀（DESI）合作組宣布了一個令人震驚的發(fā)現(xiàn)：在分析完DESI的第一年數(shù)據(jù)后，他們發(fā)現(xiàn)暗能量可能在變?nèi)?/strong>。也就是說，在過去，宇宙加速膨脹的速度比現(xiàn)在更快。

DESI安裝在基特峰國家天文臺的梅奧爾望遠鏡上，它通過觀測遙遠的天體來研究暗能量。（圖/DESI Collaboration/DOE/KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/M. Sargent）

許多宇宙學(xué)家預(yù)計，隨著DESI數(shù)據(jù)的增加，這一結(jié)論大概率會消失。但近日，DESI合作組再次宣布，通過分析DESI前三年收集的數(shù)據(jù)（涵蓋了近1500萬個星系和類星體），新的結(jié)果進一步支持了去年的結(jié)果。

DESI配備了5000個機器眼睛，可以同時捕獲來自5000個星系的光。（圖/DESI Collaboration）

單獨來看，DESI的數(shù)據(jù)與ΛCDM模型是一致的。然而，當(dāng)與其他不同類型的觀測數(shù)據(jù)（包括宇宙微波背景、超新星觀測和弱引力透鏡）結(jié)合時，更強有力的證據(jù)指向了暗能量確實在隨時間減弱，這與ΛCDM模型中暗能量的恒定假設(shè)不符。

具體來說，暗能量由參數(shù)w來描述。在ΛCDM模型中，w為恒定值-1。而DESI的最新聯(lián)合分析結(jié)果表明，w在過去的宇宙中可能低于-1.4，而隨著時間的推移，w逐漸上升到接近-0.8。

DESI繪制的新圖包含了近1500萬個星系和類星體，兩個“扇形”對應(yīng)DESI的兩個主要觀測區(qū)域。（圖/DESI Collaboration and KPNO NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor）

DESI的新結(jié)果也得到了另一個任務(wù)的支持。近日，“暗能量巡天”（DES）團隊也發(fā)布了與DESI相似的結(jié)論。DES采用多種方法測量暗能量，其最新結(jié)果同時使用了重子聲學(xué)振蕩與超新星的數(shù)據(jù)。當(dāng)與宇宙微波背景數(shù)據(jù)相結(jié)合時，DES團隊也觀測了與ΛCDM模型的偏差。

然而，無論是DESI還是DES，他們的結(jié)果都還沒有達到5σ結(jié)果——這是宣布物理學(xué)發(fā)現(xiàn)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。因此，雖然目前的結(jié)論指向了一個隨時間變化的暗能量，但我們在下結(jié)論之前還需要耐心等待，因為DESI還有兩年的數(shù)據(jù)尚待分析。

未來幾年，還將有其他觀測項目提供更多的數(shù)據(jù)，包括歐幾里得空間望遠鏡（詳見：）、薇拉·魯賓天文臺（預(yù)計明年在智利開始運行），以及計劃于2027年發(fā)射的南?！じ窭捉z·羅曼空間望遠鏡。

對所有研究暗能量的理論家而言，未來十年將是激動人心的時代。

#參考來源：

https://newscenter.lbl.gov/2025/03/19/new-desi-results-strengthen-hints-that-dark-energy-may-evolve/

https://newscenter.lbl.gov/2025/03/19/desi-opens-access-to-the-largest-3d-map-of-the-universe-yet/

#圖片來源：

封面圖&首圖：DESI Collaboration/DOE/KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R.Proctor