近日,國家天文臺研究員趙公博帶領的一支國際合作團隊通過對最新天文觀測數據的分析,發現了暗能量隨時間演化的證據。此發現表明,暗能量的本質有可能不是愛因斯坦百年前提出的“宇宙學常數”,這對暗能量的研究具有重大意義。
1998年,國際上兩個研究小組利用對超新星的觀測,獨立發現了宇宙的加速膨脹現象(該發現被授予2011年諾貝爾物理學獎)。理論上,宇宙的加速膨脹可能是由約占宇宙總能量密度70%,并具有負壓強的“暗能量”引起的。揭示暗能量的物理本質是現代科學中最重大的課題之一。
暗能量的物理性質體現在其“狀態方程”中,即暗能量的壓強與能量密度的比值。在傳統的真空能-冷暗物質(LCDM)宇宙學標準模型中,暗能量是愛因斯坦在1917年提出的“宇宙學常數”,即真空能,其狀態方程為值為-1的常數。在此模型中,暗能量不具有任何動力學性質。
2016年,趙公博帶領國際大型星系巡天SDSS-Ⅲ(BOSS)合作組利用最新觀測數據和新方法,在宇宙演化的多個時期,以高精度測量得到了重子聲波振蕩(BAO)信號。基于此測量,趙公博領導的一個國際團隊此次利用其開發的暗能量重建方法,在3.5個標準差水平發現了暗能量狀態方程隨時間演化的證據。這意味著暗能量的本質可能不是真空能,而是某種動力學場,如我國科學家張新民團隊提出的quintom動力學暗能量模型。暗能量的動力學性質還需要下一代大型巡天觀測的證認。未來5~10年內,期待世界上最大型的星系巡天eBOSS(趙公博是此項目領導者之一)、DESI(國家天文臺是合作伙伴單位)、PFS(國家天文臺是合作伙伴單位)等項目幫助人類揭開暗能量之謎。
(審核編輯: 智匯小新)
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