初步观察 暗能量光谱仪 (DESI)暗示宇宙膨胀的加速度并不是恒定的——换句话说,暗能量在宇宙的历史上发生了变化。
在世纪之交,天文学家发现宇宙正在以越来越快的速度膨胀。这让大多数宇宙学家感到震惊,他们原本认为大爆炸后引力正在减缓宇宙的膨胀。
1998年和1999年,两个独立团队通过测量远古超新星的距离以及它们远离地球的速度发现了加速度。暗能量——1998 年创造的一个术语——被用来提供这种持续加速所需的大量能量。这些团队的三位领导者因这一发现而分享了 2011 年诺贝尔物理学奖,并且在过去 XNUMX 年里,各种观测结果都支持将暗能量纳入宇宙学标准模型。
现在,由于 DESI 的出现,另一场冲击可能即将到来,该项目旨在研究宇宙的膨胀。
机器人控制光纤
DESI 位于亚利桑那州基特峰国家天文台的尼古拉斯·马约尔望远镜上。它由数千个机器人控制的光纤组成,将光线发送到光谱仪阵列。这使得 DESI 能够绘制宇宙中星系和类星体的广泛地图。光谱数据可以衡量星系远离我们的速度,这是由星系的红移决定的。
DESI 暗能量研究的关键是,星系并不是均匀分布在整个宇宙中,而是集中在被空旷空间包围的气泡状区域。这是早期宇宙膨胀和冷却的结果。该过程从热等离子体开始,声波通过热等离子体传播,形成高密度和低密度区域,称为重子声振荡(BAO)。
最终,这种等离子体“冻结”,产生气体,进而形成最早的恒星和星系。星系气泡往往会在 BAO 产生的致密区域中形成,并且这些气泡会随着宇宙的膨胀而膨胀。因此,星系气泡的大小告诉天文学家它向我们发出光线时的年龄。该团队还利用古代类星体发出的光来照亮 BAO,使他们能够比星系测量更早地进行探测。
诱人的提示
将光谱和 BAO 信息结合在一起,DESI 团队可以确定过去 11 亿年中七个不同时间点的宇宙膨胀率。虽然他们的观察结果与暗能量的恒定值大致一致,但 DESI 科学家报告了一些偏差的诱人迹象。
DESI 主任解释说:“到目前为止,我们看到了与我们最好的宇宙模型基本一致的结果,但我们也看到了一些潜在的有趣差异,这些差异可能表明暗能量正在随着时间的推移而演变。” 迈克尔·列维,他在美国劳伦斯伯克利国家实验室工作。 “这些可能会也可能不会随着更多数据而消失,因此我们很高兴很快就能开始分析我们的三年数据集。”
新理论将超大质量黑洞与暗能量联系起来
具体来说,研究小组发现其观察结果与随时间变化的暗能量一致。然而,偏差的统计显着性略高于 3σ,这意味着观察结果是统计侥幸的可能性约为 0.2%。在宇宙学和其他一些物理学领域,发现需要 5σ 的显着性。
这些观测是在 DESI 运行的第一年进行的,预计该项目将调查宇宙至少五年。
伯克利大学的教授表示:“令人惊讶的是,仅用我们第一年的数据,我们就可以测量宇宙时间七个不同片段的宇宙膨胀历史,每个片段的精度为 1% 到 3%。” 娜塔莉·帕兰克-德拉布勒耶。 “该团队投入了大量的工作来解释仪器和理论建模的复杂性,这让我们对第一个结果的稳健性充满信心。”
除了为宇宙膨胀提供新的线索外,DESI 还提供了有关中微子质量的新信息。
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