愛因斯坦關(guān)于暗能量的想法可能錯了。4月9日,,中國科學(xué)院國家天文臺在北京發(fā)布的一項重要成果表明了這一點,。
由國家天文臺研究員趙公博領(lǐng)銜的國際科研團隊基于“暗能量光譜巡天(DESI)”項目的相關(guān)數(shù)據(jù),證實暗能量并不像愛因斯坦假設(shè)的“宇宙學(xué)常數(shù)”一成不變,,而很可能存在動力學(xué)屬性,。這項研究為探索宇宙加速膨脹背后的物理機制提供了全新視角與關(guān)鍵證據(jù),意味著可能存在宇宙學(xué)標準模型以外的新物理,。研究成果于4月8日在arXiv預(yù)印本網(wǎng)站發(fā)布,。
目前研究表明,我們身處的宇宙正在加速膨脹,,這可能由約占宇宙總能量密度70%并具有負壓強的暗能量引起,。暗能量的本質(zhì)至今依然沒有確切答案。發(fā)布會上,,趙公博從廣義相對論說起,,介紹了暗能量的來龍去脈。20世紀初,,愛因斯坦在將廣義相對論方程應(yīng)用于整個宇宙時,,發(fā)現(xiàn)宇宙無法保持靜止?fàn)顟B(tài),它要么在膨脹,,要么在收縮,。這一結(jié)果與他當(dāng)時認為的“宇宙是靜態(tài),、永恒不變的”觀點大相徑庭。于是,,1917年,,愛因斯坦引入宇宙學(xué)常數(shù)(Λ),試圖通過產(chǎn)生斥力來對抗引力,,使宇宙保持靜止。然而,,1929年,,宇宙膨脹的發(fā)現(xiàn)顛覆了所有人的認知。愛因斯坦親手劃去了方程中的“Λ”,。
1998年,,宇宙加速膨脹被發(fā)現(xiàn),這意味著確實存在某種未知的斥力在對抗引力,,作為驅(qū)動宇宙加速膨脹的“幕后推手”,。科學(xué)家們重新審視愛因斯坦的方程,,將其中的“Λ”項再次寫入,,并賦予它特定數(shù)值,完美解釋了觀測結(jié)果,?;仡欉@段歷史,正是愛因斯坦的“錯誤”賦予了宇宙學(xué)常數(shù)新的生命,,成為解釋宇宙約70%未知成分的關(guān)鍵,。
在趙公博領(lǐng)銜的最新研究中,研究團隊自主開發(fā)了一套新的暗能量重構(gòu)分析方法,。借助這一工具,,他們對DESI最新獲取的宇宙膨脹速率的測量,并結(jié)合超新星和宇宙微波背景輻射的觀測結(jié)果,,為探索暗能量的本質(zhì)提供了重要數(shù)據(jù)支持,。他們的新發(fā)現(xiàn)是,暗能量的狀態(tài)方程隨著宇宙演化而發(fā)生變化,。數(shù)據(jù)分析顯示,,這一結(jié)論的置信度達到4.3希格瑪(σ)。這意味著結(jié)果出錯的概率僅為0.0001%,,幾乎可以肯定其真實有效,。
最新的研究結(jié)果幾乎“確認”了愛因斯坦對宇宙學(xué)常數(shù)“Λ”的初步設(shè)想存在偏差——它并非恒定不變,而是隨著時間發(fā)生演化,。這項研究證實了此前DESI國際合作組使用不同分析方法得到的結(jié)論,,即“暗能量很可能存在動力學(xué)屬性”。這對傳統(tǒng)的宇宙學(xué)常數(shù)模型構(gòu)成挑戰(zhàn),意味著具有更復(fù)雜的演化行為,。
下一步,,趙公博課題組將持續(xù)利用DESI后續(xù)觀測數(shù)據(jù)進行更精細的分析,并與國際同行攜手,,力求通過高精度的測量和更完備的理論模型,,對暗能量的動力學(xué)屬性進行更全面、更嚴格的檢驗,。隨著數(shù)據(jù)的積累,,置信度數(shù)值將來一定會增加,最終達到5σ,。
天文大科學(xué)裝置與國際合作對本次成果的取得至關(guān)重要,。DESI項目是當(dāng)今全球最重要的暗能量觀測計劃之一,聯(lián)合了全球70余家科研機構(gòu)組成的國際合作團隊,。DESI依托4米口徑的光學(xué)望遠鏡,,通過對數(shù)千萬個天體的紅移進行高精度測量,精細繪制宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的三維圖譜,,旨在深入揭示暗能量的物理屬性,。趙公博團隊與國家天文臺研究員鄒虎團隊參與DESI項目已有十余年時間,推動了科學(xué)新發(fā)現(xiàn)的進展,。
如今,,全球各國都在積極布局大型天文觀測設(shè)備。國際上包括口徑4米多目標光譜儀望遠鏡(4MOST),、口徑6.5米的MegaMapper望遠鏡以及10米級的莫納克亞光譜巡天望遠鏡(MSE)等,。我國則有口徑2米的中國空間站望遠鏡(CSST)、口徑為6.5米的寬視場巡天望遠鏡(MUST)以及計劃中的郭守敬望遠鏡(LAMOST)二期巡天和10米級極大光譜巡天望遠鏡(ESST)等,。