宇宙正在改變？最新資料揭示暗能量可能正在演化

利用來自近1500萬個星系和類星體的資料，暗能量光譜儀（DESI）繪製了有史以來最詳細的宇宙3D地圖。一項結合DESI觀測資料與其他重要宇宙資料集的新分析顯示，推動宇宙加速膨脹的神秘力量——暗能量，可能並非恆定不變。相反，它的影響力可能隨時間而改變，這對現行的宇宙學標準模型提出了挑戰。

宇宙的未來取決於物質與暗能量之間的平衡，後者是驅動宇宙加速膨脹的神秘力量。DESI的最新發現揭示了暗能量在過去110億年間如何影響宇宙。科學家們發現，長期以來被認為是固定宇宙常數的暗能量，可能正在以意想不到的方式演化。

DESI是由美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室主導的全球合作計畫，匯集了來自70多個機構的900多名研究人員。團隊已將最新研究成果發表於arXiv，並在加州安納罕的美國物理學會全球物理峰會上進行了報告。

「我們所看到的現象非常引人入勝，」DESI共同發言人、加州大學聖克魯茲分校教授Alexie Leauthaud-Harnett表示，「想到我們可能即將在暗能量及宇宙本質方面取得重大發現，實在令人興奮。」

單獨來看，DESI的資料與現行的宇宙標準模型（Lambda CDM）相符。然而，當與其他測量資料結合時，越來越多的跡象表明暗能量的影響可能正在減弱，其他模型或許更能解釋這些現象。這些測量資料包括宇宙微波背景輻射（CMB）、超新星爆炸，以及重力對遠方星系光線的扭曲（弱透鏡效應）。

DESI繪製了迄今為止最大的宇宙3D地圖，並利用它來研究暗能量。在這幅動畫中，地球位於中心，每個點代表一個星系。

「我們遵循奧卡姆剃刀原則，而目前最簡單的解釋正在發生變化，」DESI共同發言人、滑鐵盧大學教授Will Percival表示，「越來越多的證據顯示，我們可能需要修改現行的宇宙學標準模型，而暗能量的演化似乎是一個有潛力的方向。」

目前，暗能量演化的證據尚未達到物理學中的「5 sigma」黃金標準，但不同資料組合的結果介於2.8至4.2 sigma之間。研究團隊採用了一種技術，在分析結束前隱藏結果，以避免科學家的潛意識偏見影響資料解讀。

「我們的工作是讓宇宙告訴我們它是如何運作的，而宇宙可能比我們想像的更複雜，」伯克利實驗室博士後研究員、DESI Lyman-alpha工作組共同主席Andrei Cuceu表示，「看到多條證據指向同一方向，這很有趣，也讓我們更有信心。」

DESI是迄今為止規模最大的宇宙觀測計畫之一。這項尖端儀器能夠同時捕捉5000個星系的光線，由美國能源部科學辦公室資助建造和運營。DESI安裝在亞利桑那州基特峰國家天文臺的尼古拉斯·U·梅亞爾4米望遠鏡上，目前已完成五年的觀測計畫中的第四年，預計將測量約5000萬個星系和類星體。

這項新分析使用了前三年的觀測資料，涵蓋了近1500萬個測量最精確的星系和類星體。這是一項重大突破，資料集的精確度比DESI首次分析時提高了一倍以上，當時的分析也暗示了暗能量的演化。

「不僅資料繼續顯示暗能量演化的傾向，而且現在的證據比以往更強，」朴茨茅斯大學教授、DESI星系和類星體聚類工作組共同主席Seshadri Nadathur表示，「我們還進行了許多額外的測試，這些測試讓我們確信結果並非由資料中的未知效應所驅動。」

DESI透過研究物質在宇宙中的分佈來追蹤暗能量的影響。早期宇宙的事件在物質分佈中留下了微妙的模式，稱為重子聲學振盪（BAO）。這種BAO模式就像一把標準尺，其大小在不同時期直接受到宇宙膨脹方式的影響。透過測量不同距離上的這把「尺子」，研究人員可以瞭解暗能量在歷史上的強度。DESI在這方面的精確度是全球頂尖的。

「過去幾十年來，我們一直使用這個非常出色的宇宙學標準模型，」杜倫大學博士後研究員、DESI宇宙學引數估計工作組共同主席Willem Elbers表示，「隨著資料越來越精確，我們發現模型中可能存在裂痕，並意識到可能需要新的理論來解釋所有結果。」

DESI團隊將很快開始進行額外的分析，以從當前資料集中提取更多資訊，並繼續收集資料。未來幾年內上線的其他實驗也將為未來的分析提供補充資料集。

「我們的結果為理論學家提供了肥沃的土壤，他們可以研究新的和現有的模型，我們期待看到他們的成果，」DESI主任、伯克利實驗室科學家Michael Levi表示，「無論暗能量的本質是什麼，它都將塑造宇宙的未來。能夠透過望遠鏡仰望天空，試圖回答人類有史以來最大的問題之一，這是非常了不起的。」

關於這項新分析的影片可在DESI的YouTube頻道上觀看。除了在APS會議上公佈最新的暗能量研究成果外，DESI團隊還宣佈其資料發布1（DR1）現已開放供大眾探索。該資料集包含前13個月的主要觀測資料，涵蓋數百萬個天體，除了支援DESI的宇宙學目標外，還將為其他天體物理研究提供廣泛的資料。