暗能量，一種被認為推動宇宙快速膨脹的神秘力量，它仍然是現代物理學中最深奧的謎團之一。多年來，主要的解釋就是這種能量是恆定的。正是自由空間的這種不變特性導致了宇宙的加速。但最近的證據讓科學家重新考慮這一假設。
去年暗能量巡天（DES）和暗能量光譜（DESI）儀器的結果引起了宇宙學家的注意，這表明暗能量可能終究無法被解決。天文學和天體物理學名譽教授喬什·弗里曼（Josh Frieman）解釋說：“這將是我們第一次表明暗能量不是愛因斯坦 100 年前提出的宇宙學常數，而是一種新的充滿活力的現象。”
新的分析指出了一種發展動態。
在發表於的一項研究中 體格檢查D 九月，弗里曼和阿諾瓦爾·沙吉布被授予美國宇航局哈勃·愛因斯坦天文學和天體物理學獎學金。分析了大量的宇宙學數據。他們的研究結果表明，動態、時變的暗能量模型比長期存在的宇宙學靜態模型更符合當前的觀測結果。
沙吉布專門研究觀測宇宙學和星系演化。它使用強引力透鏡來測量哈勃常數。並縮小暗能量參數範圍。弗里曼的工作還集中在觀測宇宙學上。它利用斯隆數字巡天 (SDSS) 和 DES 等大規模巡天活動來研究宇宙的起源、結構和命運。同時，它探索了推動其加速擴張的神秘力量。
芝加哥大學與沙吉布和弗里曼討論了他們的發現。這些新模型對於我們理解宇宙的演化意味著什麼？未來的觀察可能會揭示暗能量是否真的隨著時間的推移而變化。
為什麼暗能量對於研究宇宙很重要？
弗里曼：我們現在確切地知道宇宙中有多少暗能量。但我們沒有物理上的理解。 什麼 這是最簡單的假設。它是虛空的能量。在這種情況下，它不會隨著時間而改變。這個想法可以追溯到上世紀初的愛因斯坦、勒梅特、德西特和其他人。有點尷尬的是，我們幾乎不知道宇宙的 70% 是什麼。而無論它是什麼，都將決定宇宙未來的演化。
最近的什麼發現讓宇宙學家認為暗能量可能正在演化？
喝茶：儘管自 20 世紀 90 年代發現暗能量以來，人們一直對它的動態性質感興趣，但仍努力糾正一些觀測差異。直到最近，主要和最有效的數據集與未開發的暗能量模型一致。這被認為是標準宇宙學。然而，去年超新星的結合再次激發了人們對暗能量開發的興趣。來自 DES、DESI 和普朗克實驗的重子振動和宇宙微波背景數據。這些數據集的組合表明與標準的、未開發的暗能量模型存在很大差異。不斷演化的暗能量的一個有趣特徵是，即使空間膨脹，它的密度也保持恆定。然而，對於不斷演化的暗能量模型來說，暗能量的密度會隨著時間的推移而變化。
弗里曼：這些調查的數據使我們能夠推斷宇宙膨脹的歷史。如果暗能量隨著時間的推移而演變，那麼過去的宇宙膨脹的速度有多快，那段歷史與恆定的暗能量不同。宇宙膨脹的歷史表明，在過去的數十億年裡，暗能量密度下降了大約10%，雖然不多，也遠小於其他物質和能量的密度，但仍然很顯著。
這項研究的目標是什麼？總體調查結果是什麼？
喝茶 和 弗里曼：本研究的目的是比較以下預測： 身體的 使用最新的數據集和推論對暗能量的發展進行建模。 身體的 暗能量特性基於這種比較，以前的數據分析中使用的不斷發展的暗能量“模型”大多只是數學公式，並不像物理模型那樣受到限制。在我們的報告中，我們直接將暗能量發展的物理模型與數據進行比較。他們發現這些模型比標準的、未開發的暗能量模型更好地解釋了當前的數據。我們還表明，諸如 DESI 和維拉魯賓天文台時空勘測 (LSST) 等近期勘測將能夠確定地告訴我們這些模型是否正確，或者暗能量是否真正恆定。
描述所提出的模型以及為什麼它比現有模型更好地描述暗能量行為。
弗里曼：這些模型基於稱為軸突的假設粒子的粒子物理理論。軸子最初由物理學家在 20 世紀 70 年代預測出來，試圖解釋一些觀察到的強相互作用的特徵。如今，軸突被認為是暗物質的可能候選者。世界各地的試驗正在積極尋找它們。包括費米實驗室和芝加哥大學的物理學家。
我們論文中的模型基於充當暗能量的超輕核心的不同版本。不是暗物質 在這些模型中，暗能量實際上在宇宙歷史的最初數十億年中是穩定的。但這個核心將開始演變。就像傾斜場地上的一個球從靜止狀態釋放出來並開始滾動。而且它的密度逐漸降低，這似乎正是數據想要的。因此，數據表明自然界存在一種新粒子，其重量比電子輕約38倍。
這些發現對於理解宇宙的膨脹意味著什麼？
喝茶：在這些模型中，暗能量的密度隨著時間而減小。暗能量是宇宙加速膨脹的原因。因此，如果密度減小，加速度也會隨著時間而減小。如果我們考慮宇宙遙遠的未來，暗能量的不同特徵會導致不同的結果。兩個極端的結果是“大撕裂”，其中加速膨脹加速到撕裂一切，甚至原子的程度；以及“大擠壓”，其中宇宙在某一點停止膨脹並再次崩潰。這看起來就像大爆炸的逆轉。我們的模型表明宇宙將避免這兩個極端。它將在數十億年內迅速擴張。這創造了一個黑暗而寒冷的宇宙。這是大冰點
這些結果可能還有其他含義。是不是不太清楚？
弗里曼：我能想像到的唯一實際影響是我們需要開發技術來進一步探索這些想法，例如建造新的望遠鏡。新衛星的發射或新探測器的開發等。此類發展可能比未來數万億年的任何事件對我們的生活產生更大的影響。
這些結果最令您興奮的是什麼？
喝茶：對於本文，我們收集了來自 DES、DESI、SDSS、時滯 COSMOgraphy 的所有主要數據集。 普朗克和阿塔卡馬宇宙望遠鏡——並將它們結合起來提供迄今為止最受限制的暗能量測量。所有這些測量都來自廣泛的實驗，因此在某種程度上它們代表了宇宙學界作為一個整體收集的集體知識。
弗里曼：當我們在 2003 年開始使用 DES 時，我們的目標是限制暗能量的屬性以確定它是恆定的還是變化的。二十多年來，數據一直穩定。我們幾乎放棄了這個問題，因為數據始終支持這個假設。然而，我們現在有了 20 多年來的第一個跡象，表明暗能量可能正在發生變化。如果有發展，那一定是新的東西。這將改變我們對基礎物理學的理解。這種感覺很讓人回想起我們一開始的處境。這些建議可能仍然不正確。但我們可能已經接近回答這個問題了。這非常令人興奮。
