愛因斯坦關于暗能量的想法可能錯了,。中國科學院國家天文臺在北京發(fā)布的一項重要成果顯示,,暗能量并不像愛因斯坦假設的“宇宙學常數(shù)”那樣一成不變,而是很可能存在動力學屬性,。這項發(fā)現(xiàn)由國家天文臺研究員趙公博領銜的國際科研團隊基于“暗能量光譜巡天(DESI)”項目的相關數(shù)據(jù)得出,,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鍵證據(jù),意味著可能存在宇宙學標準模型以外的新物理,。相關研究成果已在arXiv預印本網站公布,。
目前研究發(fā)現(xiàn),,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,。暗能量的本質困擾了科學界20多年,,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用于整個宇宙時,,意外發(fā)現(xiàn)一個令人震驚的結論——宇宙無法保持靜止狀態(tài),它要么在膨脹,,要么在收縮,。這一結果與愛因斯坦認為的“宇宙是靜態(tài)、永恒不變的”觀點大相徑庭,,也讓他一度感到困惑,。1917年,愛因斯坦在廣義相對論中強行引入宇宙學常數(shù)(Λ),,試圖通過產生斥力來對抗引力,,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?!耙胗钪鎸W常數(shù)是我一生中最大的錯誤,。”愛因斯坦親手劃掉了方程中的“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,,作為驅動宇宙加速膨脹的“幕后推手”,。科學家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,完美解釋了觀測結果,?;仡欉@段歷史,科研人員認為,正是愛因斯坦的“錯誤”賦予了宇宙學常數(shù)新的生命,。這個曾一度被遺棄的“錯誤”,,如今竟成為解釋宇宙約70%未知成分的關鍵。
科學家“撿回”愛因斯坦方程中“Λ”之后的20多年里,,標準宇宙學模型(ΛCDM)成功解釋了大量宇宙學觀測數(shù)據(jù),,被廣泛認為是當前最簡且有效的理論框架。趙公博介紹,,暗能量的物理性質體現(xiàn)在其“狀態(tài)方程”中,,在ΛCDM中,暗能量通常被視為一種不隨時間演化的真空能量,,其狀態(tài)方程恒定為-1,。然而,隨著宇宙學觀測技術的發(fā)展與數(shù)據(jù)精度的不斷提高,,人們逐漸發(fā)現(xiàn),,在ΛCDM模型下,不同類型的觀測數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)了一定程度的不自洽,,這對ΛCDM模型提出了新的挑戰(zhàn),。在這項由趙公博領銜的最新研究中,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進行了測量,并結合超新星和宇宙微波背景輻射的觀測結果,,為探索暗能量的本質提供了重要數(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,這一結論的置信度達到4.3希格瑪(σ),。在粒子物理學中,,判斷一項發(fā)現(xiàn)是否“確鑿”的黃金標準是達到5σ,這意味著結果出錯的概率僅為0.0001%,,幾乎可以肯定其真實有效,。也就是說,最新的研究結果幾乎“確認”了愛因斯坦對宇宙學常數(shù)“Λ”的初步設想存在偏差——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論,即“暗能量很可能存在動力學屬性”,。這對傳統(tǒng)的宇宙學常數(shù)模型構成了挑戰(zhàn),,意味著具有更復雜的演化行為。
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,對暗能量的動力學屬性進行更全面,、更嚴格的檢驗,。隨著數(shù)據(jù)的積累,有理由相信置信度數(shù)值將來一定會增加,,最終達到5σ,。在專家們看來,天文大科學裝置與國際合作對本次成果的取得至關重要,。DESI項目是當今全球最重要的暗能量觀測計劃之一,,聯(lián)合了全球70余家科研機構組成了國際合作團隊。DESI依托4米口徑的光學望遠鏡,,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構的三維圖譜,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10余年時間,。趙公博團隊牽頭合作組利用自主開發(fā)的分析方法開展暗能量性質的系統(tǒng)性研究。鄒虎團隊則積極參與DESI項目的科學運行,,為DESI數(shù)據(jù)釋放貢獻了重要的增值星表,,推動了科學新發(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備,,希望支持天文界發(fā)展大裝置。
愛因斯坦關于暗能量的想法可能錯了,。4月9日,,中國科學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
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