摘要：暗能量光谱仪的最新观测结果正在重写我们对宇宙基本结构的理解。这台安装在亚利桑那州基特峰国家天文台的精密仪器通过5000个机器人"眼睛"，在三年时间里绘制了数百万个星系的分布图，其数据分析结果暗示着一个令人震惊的可能性：驱动宇宙加速膨胀的暗能量并非恒定不变的宇宙

信息来源：https://scitechdaily.com/the-universes-engine-is-changing-desi-hints-dark-energy-isnt-what-we-thought/

暗能量光谱仪的最新观测结果正在重写我们对宇宙基本结构的理解。这台安装在亚利桑那州基特峰国家天文台的精密仪器通过5000个机器人"眼睛"，在三年时间里绘制了数百万个星系的分布图，其数据分析结果暗示着一个令人震惊的可能性：驱动宇宙加速膨胀的暗能量并非恒定不变的宇宙学常数，而是由黑洞通过吞噬恒星物质持续产生的动态力量。

发表在《物理评论快报》上的这项研究首次为宇宙耦合黑洞假说提供了观测支持，该理论认为当大质量恒星燃烧殆尽并坍缩形成黑洞时，其物质会转化为暗能量。这一概念不仅解释了暗能量密度随时间变化的现象，还解决了困扰物理学界多年的中微子质量测量难题，为理解宇宙演化提供了全新的理论框架。

暗能量光谱仪安装于美国国家科学基金会（NSF）位于亚利桑那州基特峰国家天文台（NSF NOIRLab项目）的尼古拉斯·U·梅耶尔4米望远镜上。图片来源：KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/B. Tafreshi

密歇根大学物理学名誉教授、DESI合作成员格雷戈里·塔尔表示，这是首次将观测数据成功拟合到具体物理模型中的研究，其结果"不仅有趣，更可以说是引人注目的"。这一发现可能标志着宇宙学研究的重要转折点，从根本上改变我们对宇宙动力学机制的认识。

观测技术突破揭示宇宙深层秘密

DESI项目代表了现代天体物理学观测技术的巅峰。这台由70多个机构的900多名科学家共同开发的设备，每15分钟就能同时观测5000个不同的天体目标，其观测精度和效率远超以往任何同类设备。通过分析星系分布的大尺度结构，DESI能够追溯宇宙演化历史，其观测范围涵盖了宇宙年龄仅为现在一半时期的遥远星系。

这种前所未有的观测能力使得研究人员能够精确测量宇宙在不同历史时期的膨胀速率，从而检验各种宇宙学理论模型。DESI的数据显示，暗能量的影响在宇宙历史中并非保持恒定，而是表现出与恒星形成速率相关的变化模式，这一发现为宇宙耦合黑洞假说提供了关键证据。

项目团队通过比对大爆炸余辉测量的早期宇宙物质分布与DESI观测的现代宇宙结构，发现了一个令人困惑的现象：现在的宇宙物质似乎比预期的要少。这种物质"缺失"现象在传统宇宙学模型中导致了中微子质量为负值的非物理结果，但在宇宙耦合黑洞框架下却得到了合理解释。

DESI的观测数据还为解决长期困扰天体物理学界的哈勃常数争议提供了新思路。不同测量方法得出的宇宙膨胀率存在显著差异，这一分歧被称为"哈勃张力"。宇宙耦合黑洞模型预测的略高膨胀率能够缓解这种张力，使得不同观测方法的结果更加一致。

理论创新挑战传统宇宙学模型

DESI 的数据正在绘制宇宙中数百万个星系的大规模分布图。DESI 的测量结果也使我们能够通过不同理论框架提供的不同视角，对宇宙中微子的质量进行新的计算。图片来源：DESI 合作组织

宇宙耦合黑洞假说由亚利桑那州立大学的凯文·克罗克和夏威夷大学的邓肯·法拉在约五年前提出，该理论建立在数十年黑洞物理研究的基础之上。与传统的黑洞"奇点"概念不同，这一理论将黑洞视为暗能量的储存器，其内部的极端物理条件能够将普通物质转化为推动宇宙膨胀的神秘力量。

这一理论的核心创新在于将宇宙学尺度的现象与恒星演化过程联系起来。在传统的宇宙学模型中，暗能量被视为宇宙诞生时就确定的固有属性，其密度在整个宇宙历史中保持恒定。然而，宇宙耦合黑洞模型提出，暗能量是一个动态过程的产物，其产生率直接关联于恒星的形成和死亡周期。

这种动态观点解释了为什么暗能量在宇宙早期影响较小，而在星系和恒星大量形成后才开始主导宇宙演化。由于恒星只有在宇宙冷却到足够低的温度后才能形成，暗能量的产生也相应地延后，这与观测到的宇宙膨胀历史完全吻合。

波士顿大学名誉物理学教授史蒂夫·阿伦强调，这种新思维方式体现了物理学研究的本质："你提出尽可能多的想法，然后尽可能快地检验它们。在充满谜团的今天，我们不应该回避新的和不同的想法。"

中微子质量谜题的意外解答

左图：报告中的关键图表，探讨了宇宙耦合黑洞（CCBH）假说对中微子（或称“幽灵粒子”）质量的暗示。右图：该图表的注释，简化了其主要思想。图片来源：图表：SA Ahlen at al. Phys. Rev. Lett. 2025 DOI:10.1103/yb2k-kn7h 注释：Claire Lamman/DESI Collaboration

DESI数据分析的另一个重要成果是为中微子质量测量提供了新的约束条件。中微子是宇宙中仅次于光子的第二丰富粒子，每秒钟有数万亿个中微子穿过人体，但它们与物质的相互作用极其微弱，因此被称为"幽灵粒子"。尽管科学家知道中微子具有质量，但其精确数值一直难以确定。

传统的宇宙学分析在处理DESI数据时遇到了一个严重问题：为了解释观测到的宇宙结构，中微子的质量必须为负值，这在物理学上是不可能的。这一矛盾表明现有的宇宙学模型存在根本性缺陷。

宇宙耦合黑洞模型巧妙地解决了这一难题。由于恒星物质转化为暗能量，现在的宇宙中重子物质确实比早期宇宙预期的要少，这为中微子留出了合理的"生存空间"。在这一框架下，中微子质量不仅获得了正值，其数值还与地面实验的测量结果完全一致。

墨西哥瓜纳华托大学研究员古斯塔沃·尼兹指出，这一结果"既充满挑战，又妙趣横生"，它代表了将宇宙耦合黑洞假说确立为可行理论的重要里程碑。然而，他也强调，该理论能否成为解释宇宙的新范式，还需要更多数据和更广泛的检验。

未来验证的关键路径

尽管DESI的观测结果为宇宙耦合黑洞假说提供了强有力的支持，但科学界对这一革命性理论仍持谨慎态度。克罗克承认，虽然该假说在描述宇宙整体演化方面表现良好，但"其他研究单个黑洞的实验数据并不那么令人信服"。

这种差异反映了理论验证的复杂性。宇宙学尺度的现象和单个天体的行为之间存在着巨大的尺度鸿沟，如何在这两个层面上统一验证理论预测，将是未来研究的关键挑战。研究人员需要寻找更多能够直接检测黑洞内部暗能量产生过程的观测证据。

即将到来的几年将是验证这一理论的关键时期。DESI将继续收集更多观测数据，其他大型天文项目如欧几里得卫星、维拉·鲁宾天文台等也将提供独立的观测结果。同时，引力波探测器的持续改进可能为直接观测黑洞内部过程提供新的途径。

亚利桑那州立大学的罗吉尔·温德霍斯特教授对这一发现的重要性给予了高度评价，认为中微子质量的正值结果"非常令人兴奋"。他强调，这种将大尺度宇宙学现象与小尺度物理过程联系起来的方法，挑战了我们习以为常的线性思维模式。

如果宇宙耦合黑洞假说最终得到验证，它将不仅改写宇宙学教科书，还可能为暗物质、量子引力等其他基本物理问题提供新的研究方向，开启人类对宇宙认知的新纪元。

来源：人工智能学家