我們宇宙的膨脹速度可能正在減慢。這對暗能量意味著什么？

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編譯：蔡賀菁

校對：申振宇 王婧彧

美編：李子琦

原文鏈接：https://www.space.com/astronomy/dark-universe/the-expansion-of-our-universe-may-be-slowing-down-what-does-that-mean-for-dark-energy

兩個“扇形”代表銀河系平面上下的觀測結果（圖片來源：DESI合作組/美國能源部/基特峰國立天文臺/美國國家光學紅外天文研究實驗室/美國國家科學基金會/美國大學天文研究協會/R. Proctor/Robert Lea（使用Canva制作））

暗能量本就充滿神秘，令人困惑，而最新研究表明，這種未知力量或許不再使星系間越來越遠。

這項驚人的研究成果表明，宇宙膨脹速率已開始減緩，這與暗能量仍在加速宇宙膨脹這一當前主流的觀點相悖。該發現也印證了暗能量光譜儀（DESI）去年得出的結論：暗能量正在減弱。

這項研究不僅可能徹底改變我們對當今宇宙的認知，還可能為宇宙終結的方式提供線索。如果暗能量已經在與引力的對抗中敗下陣來，那么在宇宙膨脹速率放緩之后，空間收縮或許將成為下一階段的演化方向——這預示著宇宙終將以“大崩縮”的結局收場，如同大爆炸的逆向重演。

此外，這項發現的研究人員已將其譽為可能改變我們對宇宙本質認知的范式轉變。“我們的研究表明，宇宙在當前時代已進入膨脹減速階段，且暗能量隨時間演化的速度遠超此前認知，”韓國延世大學研究團隊負責人李英旭在聲明中表示。“若這些結果得到證實，這將是自27年前發現暗能量以來宇宙學領域的一次重大范式轉變。”

暗能量的演化

暗能量的存在最早于1998年被提出，當時兩支獨立的天文學家團隊觀測到遙遠的Ia型超新星——因其恒定的光輸出可用于測量宇宙距離，故也被稱為“標準燭光”。觀測結果顯示，星系距離我們越遠，其遠離速度就越快。這一發現使兩支團隊意識到宇宙膨脹速度正在加快，他們因此于2011年榮獲諾貝爾物理學獎。為解釋這種加速膨脹現象，科學家引入了暗能量這一暫定性力量。

在隨后的三十年間，盡管科學家未能最終確定暗能量的本質，但他們發現這種力量占據主導地位，約占宇宙總能量-物質預算的68%。研究人員還發現暗能量并非始終占據主導地位，它似乎在約50億年前，即大爆炸后約90億年，開始主宰宇宙，并加速宇宙膨脹進程。

2024年春季，DESI項目首批研究成果首次揭示暗能量可能并不如先前認為的那般主導宇宙。延世大學的李教授及其團隊發現Ia型超新星或許并非完全標準，這一發現為暗能量理論打開了新缺口——因為這些爆炸事件的母星年齡可能對其亮度產生顯著影響。事實上，該團隊發現即使對Ia型超新星的光度進行標準化處理后，年輕恒星群體中的Ia型超新星亮度仍明顯弱于年老恒星群體中的同類天體。

美國宇航局/歐洲航天局哈勃太空望遠鏡拍攝的超新星SN UDS10Wil影像，該超新星在100多億年前爆發——這是迄今觀測到的最遙遠的Ia型超新星。（圖片來源：美國宇航局、歐洲航天局及Z. Levay（太空望遠鏡科學研究所））

通過300個星系的觀測樣本，研究指出，存在99.99%的顯著性概率表明：遙遠Ia型超新星的變暗不僅可能源于宇宙膨脹等宇宙學效應，還可能由恒星效應引發。在修正觀測偏差后，研究團隊發他們的結果排除了當前主流的宇宙演化模型——即宇宙學標準模型（Lambda冷暗物質模型，LCDM）及其暗能量理論框架。

然而，這項研究得出的主要結論是：宇宙并非以加速狀態膨脹，而是已經過渡

到減速膨脹的狀態。這一發現甚至比DESI暗物質探測器暗示暗能量正在減弱的跡象更為深入。

在DESI項目中，通過將未經校正的超新星數據與重子聲波振蕩測量結果相結合，獲得了關鍵結論：盡管宇宙未來將進入減速階段，但當前仍在加速膨脹，“李解釋道，”而我們的分析——應用了年齡偏差校正——則表明宇宙如今已進入減速階段。"

該團隊下一步將通過開展“無演化測試”來驗證這些結果，該測試僅使用來自不同距離年輕星系中的年輕Ia型超新星。位于智利帕喬山頂的維拉·魯賓天文臺剛剛啟用全球最大的數碼相機開始觀測宇宙，它將在這項研究中發揮重要作用。

“未來五年內，隨著維拉·魯賓天文臺探索超過2萬個新超新星宿主星系，精確的年齡測量將使我們能夠對超新星宇宙學進行更可靠、更確鑿的檢驗，”團隊成員、延世大學研究員鄭哲表示。

該團隊的研究成果于11月5日發表在《皇家天文學會月報》期刊上。

責任編輯：楊伯順

牧夫新媒體編輯部

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DESI繪制了迄今為止最大的宇宙三維地圖。地球位于這張地圖的中心。在放大的部分，很容易看到我們宇宙中物質的基本結構。（圖片來源：Claire Lamman/DESI合作；cmastero定制色圖包）

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