暗能量研究結果支持愛因斯坦的重力觀念
Findings by dark energy researchers back Einstein's conception of gravity
By Will Dunham
November 20, 2024 9:18 AM GMT+8
華盛頓，11月19日（路透社）——科學家們在一項國際合作中追蹤了宇宙結構在過去110億年中的演變，提供了迄今為止對重力在極大尺度上行為的最精確測試。他們發現，重力的表現如同物理學家阿爾伯特·愛因斯坦在其1915年開創性的廣義相對論中所預測的那樣。
這項於週二宣布的研究成果是多年來對宇宙歷史的研究，重點關注暗能量，這是一種無形且神秘的力量，正在加速宇宙的持續擴張。研究人員利用位於亞利桑那州基特峰國家天文台的暗能量光譜儀（DESI）進行了一年的觀測，該儀器能夠同時捕捉5000個星系的光線。
重力是宇宙的基本力量之一。愛因斯坦的理論將空間、時間和重力聯繫在一起，認為質量和能量的集中會彎曲時空的結構，影響周圍物體的運動。
「愛因斯坦的廣義相對論描述了在他們所創造的重力場中，巨大物體的運動。這是我們擁有的最成功的物理理論之一。然而，對於加速膨脹的宇宙的發現，卻引發了對廣義相對論可能需要修正的建議。」密西根大學的宇宙學家德拉甘·胡特雷（Dragan Huterer）表示，他是解讀DESI宇宙學數據的工作小組的共同領導者。
但新的DESI研究結果顯示，重力的行為如同愛因斯坦所預見的那樣。
138億年前的宇宙大爆炸事件啟動了宇宙，從那時起它便不斷擴張。科學家們在1998年披露，這一擴張實際上正在加速，暗能量被假設為其原因。
新的DESI研究結果專注於所謂的宇宙結構的增長，追溯到宇宙大約20%當前年齡的時候。這指的是物質的大規模組織，星系、星系團甚至更大的星系超團並不是隨意分佈在宇宙中，而是形成了一個宇宙網絡——交織的絲狀結構和牆面，之間存在著巨大的空隙。
這一結構是由宇宙中物質的重力吸引所造成的。
這項新分析基於DESI對近600萬個星系及其明亮核心的觀測，追溯至110億年前。
DESI的科學家們在四月揭示了宇宙最大的三維地圖，並宣布了一些研究結果，這些結果暗示暗能量可能不是一種不可改變的力量，而是一種隨時間演變的動態力量。這些發現專注於星系聚集的特定特徵，而新的分析則擴大了研究範圍。
「我們的DESI數據顯示，它與愛因斯坦的重力理論一致，但仍然偏向於動態的暗能量——同時發現這兩者是全新的。」德克薩斯大學達拉斯分校的天體物理學家穆斯塔法·伊沙克-布希基（Mustapha Ishak-Boushaki）表示，他是該工作小組的共同領導者。
「暗能量似乎是動態的並且在減弱。這改變了宇宙演化的未來，宇宙的擴張不必永遠加速。」伊沙克-布希基補充道。「暗能量是動態的這一強烈暗示，是自1998年發現宇宙加速以來最重要的發現。」
宇宙的內容包括普通物質——恆星、行星、氣體、塵埃以及地球上所有熟悉的東西，包括人類和爆米花——還有暗物質，這是一種看不見的物質，可能佔據了宇宙約27%的比例，以及暗能量，可能佔據了宇宙的68%。
「暗能量負責宇宙的加速擴張。暗能量的物理性質目前仍然未知。」胡特雷表示。
這些新發現似乎支持了當前的宇宙學標準模型，其中包括廣義相對論的理論。
胡特雷表示：「驗證標準模型是否確實是正確的模型，正是宇宙學研究的前沿。」
DESI合作計畫涉及來自全球70多個機構的900多名研究人員，由美國能源部的洛倫斯伯克利國家實驗室管理。這項新研究已在arXiv在線資料庫上發表，尚待同行評審。
報導：威爾·鄧哈姆，編輯：羅莎爾巴·奧布萊恩