作者：埃里克·汉德，来自自然杂志
即使是遥远星系的最好照片也有些不对称。但这是一种属性，而非错误。由于质量会扭曲时空，来自遥远星系的光在穿过中间的不可见物质群时会发生弯曲，导致这些遥远物体的图像发生轻微的剪切和拉伸。
现在计划上线的两项天文观测旨在利用这种被称为弱引力透镜效应的现象。这些观测旨在利用该技术更牢固地掌握暗能量，这种神秘的力量显然正在加速宇宙的膨胀。通过观察大片天空中的扭曲模式（参见“排成一行”），天文学家希望绘制出暗物质的密度和分布图，暗物质是类似网络的不可见支架，据认为可见物质首先围绕其凝聚。然后，通过观察这个隐藏的网络在宇宙时间中的变化，他们希望辨别出暗能量的印记。
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观测者已经通过追踪宇宙地标来研究暗能量的影响：遥远超新星的标准烛光和星系分布中涟漪的标准尺。但是，这些技术仅揭示了宇宙膨胀率因暗能量而发生的变化。弱透镜效应提供了一项额外的奖励：扭曲包含了遥远位置引力作用的线索。因此，该技术可以解决理论家日益关注的一个问题：如果宇宙的加速膨胀不是暗能量神秘的反引力作用的结果，而是引力在宇宙不同部分表现不同的迹象，那又会如何？
“它提供了对引力性质的无限制的洞察，这是我们无法通过其他技术获得的，”纽约州伊萨卡市康奈尔大学的天体物理学家雷切尔·比恩说。“它的潜力是巨大的，但挑战也是巨大的。”
与强引力透镜效应不同，强引力透镜效应是指质量的大量集中显著扭曲单个星系的图像，而弱透镜效应的细微影响只能在对数百万个星系进行详细调查时才能检测到。其中一项新的工作将使用高超相机（HSC），该相机于8月28日在夏威夷的8.2米斯巴鲁望远镜上首次亮相。日本国立天文台的宫崎悟（Satoshi Miyazaki）说，到2018年，它计划对天空1500平方度范围内的1000万个星系进行成像，他是HSC调查的首席研究员。
另一个竞争项目，暗能量调查（DES），计划在本月晚些时候在智利的4米布兰科望远镜上开始运行，伊利诺伊州巴达维亚的费米国家加速器实验室的首席研究员乔什·弗里曼说。作为布兰科望远镜的主要项目，DES将获得比HSC更多的观测夜，使其到2018年可以对5000平方度范围内的3亿个星系进行成像。但是，它较小的望远镜意味着它无法像HSC调查那样深入地观察遥远的宇宙。
即使有了这些大型数码相机——HSC为8.7亿像素，DES为5.7亿像素——弱透镜效应“仍然是非常非常难以进行的测量”，比恩说。例如，为了检测由透镜效应引起的微小扭曲，天文学家必须减去望远镜光学器件和地球大气层引起的像差。
从太空进行测量可能会有所帮助。欧洲航天局计划在2019年发射一个名为欧几里得的暗能量探测器。在美国，一项尚未获得资金的暗能量任务，名为宽视场红外巡天望远镜，它将把大部分时间用于弱透镜效应测量，在2010年的十年期调查中被评为太空天文学的最高优先事项。
一些天文学家怀疑该技术能否胜过超新星巡天和重子声波振荡的测量——宇宙结构中自大爆炸后几十万年的涟漪。“我认为结果仍然悬而未决，”加利福尼亚州伯克利市劳伦斯伯克利国家实验室重子振荡光谱巡天的首席研究员大卫·施莱格尔说。他指出，例如，弱透镜效应的一个关键假设——星系的排列是随机的——结果证明并非如此，这迫使天文学家纠正系统效应。
但是其他人说，对暗能量之谜采取多种方法是很重要的。马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的天体物理学家克里斯·斯塔布斯说，十年前，天文学家只是想证明这种效应是真实的。现在几乎没有疑问，他们需要像弱透镜效应这样的技术来探索更详细的问题——例如，这种效应是否随距离、方向或物质密度而变化，以及暗能量的影响是否可以与可变引力的影响区分开。“我们现在才进入一个时代，在这个时代，我们正在使用专门为此目的优化的仪器和实验来解决暗能量问题，”斯塔布斯说。