摘要：宇宙的命运取决于物质和暗能量之间的平衡：暗能量是推动宇宙加速膨胀的基本因素。暗能量光谱仪 (DESI) 合作的最新成果利用迄今为止最大的宇宙 3D 地图来追踪过去 110 亿年中暗能量的影响。研究人员发现，暗能量（被广泛认为是“宇宙常数”）可能随着时间的推移以

宇宙的命运取决于物质和暗能量之间的平衡：暗能量是推动宇宙加速膨胀的基本因素。暗能量光谱仪 (DESI) 合作的最新成果利用迄今为止最大的宇宙 3D 地图来追踪过去 110 亿年中暗能量的影响。研究人员发现，暗能量（被广泛认为是“宇宙常数”）可能随着时间的推移以意想不到的方式演变。

DESI 是一项国际实验，有来自全球 70 多个机构的 900 多名研究人员参与，由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室 (Berkeley Lab) 管理。该合作组织今天在多篇论文中分享了他们的研究成果，这些论文将发布在在线存储库 arXiv 上，并在加利福尼亚州阿纳海姆举行的美国物理学会全球物理峰会上进行演示。

“我们看到的现象非常令人着迷，”DESI 联合发言人、加州大学圣克鲁斯分校教授 Alexie Leauthaud-Harnett 表示。“想到我们可能即将发现有关暗能量和宇宙基本性质的重大发现，真是令人兴奋。”

单独来看，DESI 的数据与我们的标准宇宙模型一致：Lambda CDM（其中 CDM 是冷暗物质，Lambda 代表最简单的暗能量，它充当宇宙常数）。然而，当与其他测量值结合时，越来越多的迹象表明，暗能量的影响可能随着时间的推移而减弱，其他模型可能更合适。其他测量值包括宇宙黎明留下的光（宇宙微波背景或 CMB）、爆炸的恒星（超新星）以及来自遥远星系的光如何被引力扭曲（弱透镜）。

“我们遵循奥卡姆剃刀定律，对于我们所看到现象最简单的解释正在发生变化，”DESI 联合发言人、滑铁卢大学教授威尔·珀西瓦尔 (Will Percival) 表示。“看起来我们越来越需要修改我们的标准宇宙学模型，以使这些不同的数据集合在一起有意义——而演化的暗能量似乎很有希望。”

到目前为止，对暗能量演化的偏好还没有上升到“5 西格玛”，这是物理学中代表发现门槛的黄金标准。然而，DESI 数据与 CMB、弱透镜和超新星数据集的不同组合范围从 2.8 到 4.2 西格玛。（3 西格玛事件有 0.3% 的概率是统计上的偶然事件，但物理学中的许多 3 西格玛事件随着数据的增加而逐渐消失。）分析使用了一种技术将结果隐藏在科学家面前，直到最后，从而减轻了对数据的任何无意识偏见。

“我们的工作是让宇宙告诉我们它是如何运作的，也许宇宙告诉我们它比我们想象的要复杂得多，”伯克利实验室的博士后研究员、DESI 莱曼-阿尔法工作组联合主席安德烈·库塞乌 (Andrei Cuceu) 说，该工作组利用星系间氢气的分布来绘制遥远的宇宙。“这很有趣，让我们更有信心看到许多不同的证据都指向同一个方向。”

DESI 是有史以来最广泛的宇宙调查之一。该最先进的仪器可同时捕捉来自 5,000 个星系的光，由美国能源部科学办公室资助建造和运营。DESI 安装在美国国家科学基金会的 Nicholas U. Mayall 4 米望远镜上，该望远镜位于亚利桑那州的 Kitt Peak 国家天文台（NSF NOIRLab 的一个项目）。该实验现已进入第五个年头，计划在项目结束时测量大约 5000 万个星系和类星体（极其遥远但明亮的物体，其核心是黑洞）。

新的分析使用了前三年的观测数据，包括近 1500 万个测量结果最佳的星系和类星体。这是一个重大飞跃，提高了实验的精度，数据集是 DESI 第一次分析所用的两倍多，这也暗示了暗能量的演变。

“不仅数据继续显示出暗能量演化的倾向，而且现在的证据比以前更有力，”朴茨茅斯大学教授、DESI 星系和类星体聚类工作组联合主席 Seshadri Nadathur 表示。“与第一年相比，我们还进行了许多额外的测试，这些测试让我们确信，结果不是由我们尚未考虑的数据中的某些未知影响所驱动的。”

DESI 通过研究物质在宇宙中的分布情况来追踪暗能量的影响。宇宙早期的事件在物质分布方面留下了微妙的模式，这一特征被称为重子声学振荡 (BAO)。该 BAO 模式充当标准标尺，其不同时间的大小直接受到宇宙膨胀方式的影响。在不同距离测量标尺可让研究人员了解整个历史中暗能量的强度。DESI 使用此方法的精度是世界上最好的。

杜伦大学博士后研究员、DESI 宇宙学参数估计工作组联合主席威廉·埃尔伯斯 (Willem Elbers) 表示：“几十年来，我们一直拥有这个令人印象深刻的标准宇宙学模型。随着我们的数据越来越精确，我们发现模型中存在潜在漏洞，并意识到我们可能需要一些新的东西来解释所有结果。”

此次合作将很快开始进行额外的分析，以从当前数据集中提取更多信息，DESI 将继续收集数据。未来几年上线的其他实验也将为未来的分析提供补充数据集。

DESI 主任、伯克利实验室科学家迈克尔·列维 (Michael Levi) 表示：“我们的研究成果为理论界的同事们提供了宝贵的资源，帮助他们研究新的和现有的模型，我们很高兴看到他们得出的结论。无论暗能量的性质如何，它都将塑造我们宇宙的未来。我们能够用望远镜仰望天空，并试图解答人类有史以来最大的问题之一，这真是太了不起了。”

讨论实验新分析的视频可在 DESI YouTube 频道上找到。除了在今天的 APS 会议上公布其最新的暗能量结果外，DESI 合作还宣布其数据发布 1 (DR1) 现已可供任何人探索，其中包含前 13 个月的主要调查数据。凭借数百万个天体的信息，该数据集将支持其他人的广泛天体物理学研究，以及 DESI 的宇宙学目标。

DESI 得到了美国能源部科学办公室和国家能源研究科学计算中心（美国能源部科学办公室国家用户设施）的支持。美国国家科学基金会、英国科学技术设施委员会、戈登和贝蒂摩尔基金会、海辛-西蒙斯基金会、法国替代能源和原子能委员会 (CEA)、墨西哥国家人文、科学和技术委员会、西班牙科学和创新部以及 DESI 成员机构也为 DESI 提供了额外支持。

DESI 合作组织很荣幸被允许对 I'oligam Du'ag（基特峰）进行科学研究，这座山峰对于托霍诺奥哈姆民族具有特殊的意义。

论文列表链接：https://data.desi.lbl.gov/doc/papers/

来源：人工智能学家