暗能量之谜

NGC 1398星系的这张图像位于Formax星团中，是用暗能量相机拍摄的。

暗能量之谜

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，并且使星系彼此远离。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“宇宙常数”，这是空旷空间本身的能量的结果，是爱因斯坦提出的一个想法。

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。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？而且，我们 还不太了解 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 Sloan数字天空调查望远镜测量了超过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，而这基本上是未经探索的，这使我们学会了前所未有的暗能量。

我们的结果表明，宇宙中约69％的能量是暗能量。他们还再次证明，爱因斯坦最简单的暗能量形式-宇宙常数-最符合我们的观察。

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，他们似乎都倾向于宇宙学常数，而不是对暗能量的更奇特的解释。

SDSS望远镜

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邻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。

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，这可能会改变宇宙的膨胀率。

宇宙随着时间的流逝而膨胀。 （图片来源：NASA / WMAP科学团队/ Dana Berry的艺术作品）

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结论，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将对暗能量的简单性，空间的平坦性和当今膨胀率的争议价值感到困惑。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。