正如爱因斯坦所预言的那样:新的暗能量数据支持了物理学家的引力概念

健康作者 / 世界之声 / 2025-04-16 20:42
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    华盛顿,11月20日——在一项国际合作中,科学家们追踪了宇宙结构在过去110亿年间的演变,为迄今为止在非常大尺度下引力

  The Dark Energy Spectroscopic Instrument at Kitt Peak Natio<em></em>nal Observatory in Arizona is operated imaging the night sky in 2022, in Kitt Peak, Arizona. — Kitt Peak Natio<em></em>nal Observatory/NOIRLab/U.S. Natio<em></em>nal Science Foundation/AURA/T. Slovinsky handout pic via Reuters

  华盛顿,11月20日——在一项国际合作中,科学家们追踪了宇宙结构在过去110亿年间的演变,为迄今为止在非常大尺度下引力的行为提供了最精确的测试。

  他们发现,它的作用就像物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在1915年开创性的广义相对论中所预测的那样。

  周二公布的这些发现是一项长达数年的宇宙历史研究的一部分,该研究的重点是暗能量,一种无形的、神秘的力量,正在加速宇宙的持续膨胀。

  研究人员利用位于亚利桑那州基特峰国家天文台的暗能量光谱仪器(DESI)进行了一年的观测,该仪器可以同时捕获来自5000个星系的光。

  重力是宇宙的基本力量之一。爱因斯坦的理论把空间、时间和引力联系在一起。它认为,质量和能量的集中使时空结构弯曲,影响任何经过附近的物体的运动。

  爱因斯坦的广义相对论描述了大质量物体在引力场中的运动。这是我们所拥有的最成功的物理理论之一。然而,宇宙加速的发现导致了可能需要修改广义相对论的建议,”密歇根大学宇宙学家Dragan Huterer说,他是解释DESI宇宙学数据的工作小组的联合领导人。

  但DESI的新发现揭示了爱因斯坦所预见的引力行为。

  138亿年前的大爆炸事件开创了宇宙,从那以后宇宙一直在膨胀。1998年,科学家们披露,这种膨胀实际上正在加速,暗能量是假设的原因。

  DESI的新发现集中在所谓的宇宙结构的增长上,可以追溯到宇宙年龄约为当前年龄的20%的时候。这指的是物质的大规模组织,星系、星系团甚至更大的星系超星系团不是随意分布在宇宙中,而是形成了一个宇宙网——由细丝和壁交织而成的网络——其间存在着巨大的空隙。

  这种结构是整个宇宙中物质的引力作用的结果。

  新的分析是基于DESI对近600万个星系及其发光核心的观测,这些星系可以追溯到110亿年前。

  今年4月,DESI的科学家们公布了最大的宇宙三维地图,并宣布了一些发现,这些发现表明,暗能量可能不是一种不可改变的力量,而是一种动态的、随时间演变的力量。这些发现集中在星系如何聚集的一个特定特征上。新的分析扩大了范围。

  德克萨斯大学达拉斯分校的天体物理学家Mustapha Ishak-Boushaki说:“我们的DESI数据表明,它与爱因斯坦的引力理论一致,但仍然倾向于动态暗能量——同时发现这两种暗能量是新的。”他是该工作组的联合领导。

  “暗能量似乎是动态的,正在减弱。这改变了宇宙演化的未来,它不需要永远加速膨胀,”Ishak-Boushaki补充道。“暗能量是动态的这一强烈暗示是自1998年发现宇宙加速以来最重要的发现。”

  宇宙的内容包括普通物质——恒星、行星、气体、尘埃和地球上所有熟悉的东西,包括人类和爆米花——以及暗物质(一种不可见的物质,约占宇宙的27%)和暗能量(约占宇宙的68%)。

  “暗能量是宇宙加速膨胀的原因。暗能量的物理性质目前尚不清楚,”Huterer说。

  新的发现似乎证实了目前包括广义相对论在内的宇宙学标准模型。

  “验证标准模型是否确实是正确的模型是宇宙学研究的前沿,”Huterer说。

  DESI合作涉及来自全球70多个机构的900多名研究人员,由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室管理。这项新研究在同行评审之前发表在arXiv在线知识库上。——路透社

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