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中國科學家領銜DESI項目發現暗能量動態跡象,宇宙學標準模型或迎重大挑戰

   時間:2025-10-08 22:44:27 來源:快訊編輯:快訊 IP:北京 發表評論無障礙通道
 

宇宙的奧秘,始終是人類探索的終極命題。近一個世紀以來,科學界已形成共識——宇宙不僅在膨脹,且這種膨脹正在加速。2011年諾貝爾物理學獎授予的“加速膨脹”發現,更將暗能量推上宇宙學研究的核心舞臺。作為解釋這一現象的基石,宇宙學標準模型(ΛCDM模型)憑借“宇宙常數”假設,在過去數十年間成功解釋了絕大多數天文觀測數據。然而,一場由最新觀測數據引發的理論危機,正悄然動搖這一科學范式的根基。

這場危機的導火索,來自暗能量光譜巡天(DESI)項目發布的最新宇宙膨脹圖譜。這項由全球70余個科研機構、900余名科學家共同參與的旗艦項目,依托一臺4米口徑光學望遠鏡,配備了堪稱“宇宙掃描儀”的高效觀測系統。在最佳觀測條件下,DESI每20分鐘即可完成5000個天體的光譜掃描,單夜可捕獲超過10萬個星系的光譜信息。與傳統巡天項目不同,DESI采用“分層探測”策略:針對不同宇宙時代,選擇亮星系、亮紅星系、發射線星系及類星體作為“示蹤物”,通過萊曼-α森林吸收圖案,還原出110億年前的宇宙面貌。

支撐這一精密觀測的,是一把誕生于宇宙誕生初期的“標準尺”——重子聲學振蕩(BAO)。大爆炸后38萬年,熾熱等離子體中的聲波向外擴散,當光子與物質分離后,這些漣漪便“凍結”成固定尺度,形成星系間約5億光年的特征距離。科學家通過測量不同時代BAO的視大小,即可推算宇宙膨脹速度的變化。DESI項目將這一“標準尺”的測量精度提升至1%以內,較早期數據誤差降低30%,為挑戰主流理論提供了關鍵依據。

在ΛCDM模型中,暗能量被等同于愛因斯坦曾引入又否定的“宇宙常數”,其狀態方程參數w恒為-1,意味著暗能量密度不隨宇宙演化改變。這一假設使暗能量占據宇宙總質能的68%,成功解釋了加速膨脹現象。然而,DESI的新數據卻打破了這種“恒定”的假設。當研究人員將DESI數據與宇宙微波背景輻射、超新星觀測等結果結合時,發現與數據最契合的模型參數,竟與CMB觀測推導的結果存在顯著偏差。盡管這種分歧尚未達到5西格瑪的“發現級”標準,但已無法用偶然誤差解釋。

更顛覆性的發現來自中國科學院國家天文臺趙公博團隊的研究。該團隊分析指出,若允許暗能量的狀態方程參數w隨時間變化,模型與數據的吻合度將顯著提升。這意味著暗能量可能并非恒定的真空能量,而是具有動力學屬性的“活性能量”,其排斥力在近代甚至有所增強。這一結論直接沖擊了ΛCDM模型的核心——若暗能量密度隨時間變化,整個宇宙的演化邏輯都將被改寫。

從愛因斯坦為維持靜態宇宙引入“宇宙常數”的掙扎,到DESI圖譜揭示暗能量可能存在的動態特性,人類對宇宙的認知始終在質疑與突破中演進。無論后續研究證實暗能量確實演化,還是歸因于觀測誤差,這場跨越百億年的宇宙“解碼”,都將幫助我們更清晰地定位自身在浩瀚星空中的坐標。渺小的人類,正以智慧丈量永恒的星辰大海。

 
 
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