暗能量可能比科学家们预料的还要复杂，它可能会随着时间“演变”，而不是在其加速宇宙膨胀的过程中保持无情的恒定。这是根据一个正在开发迄今为止最大宇宙三维地图的项目的早期结果得出的结论。研究结果暗示，星系在宇宙中的分布可能不像它们应该分布的那样，如果暗能量的影响是不变的。
仅仅是这种令人惊讶的转折的可能性就让物理学家们感到兴奋。“如果证实我们实际上看到了暗能量的演变，这将是一项意义极其重大的发现，”加州大学戴维斯分校的宇宙学家劳埃德·诺克斯说，他没有参与这项新研究。这个看似学术性的问题对宇宙有着重大的影响，它将决定宇宙是否以及如何终结。
截至目前，暗能量演变的证据虽然引人入胜，但还不足以让科学家们开始改写他们对宇宙的理解。“但这是一种暗示，而且非常有趣，所以我们真的很期待更多的数据，看看这种暗示会走向何方，”劳伦斯伯克利国家实验室的宇宙学家、暗能量光谱仪器（DESI）项目的发言人娜塔莉·帕兰克-德拉布鲁耶说。
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DESI 从其位于亚利桑那州基特峰顶的天文望远镜上的位置出发，旨在彻底改变对暗能量的研究，暗能量约占宇宙的 70%。大约有 900 名科学家参与了这个项目，就像他们所有的同行一样，他们中没有人真正知道暗能量是什么——主要是因为他们无法直接研究它。物理学家只能通过观察暗能量的影响来测量它，例如它对大型星系群间距的影响。
这就是为什么 DESI 从本质上来说只是一个绘制整个可观测宇宙广阔区域物质分布的任务。为了做到这一点，该仪器使用了一种称为光谱学的技术，收集来自星系、恒星或其他宇宙光源的光，然后按波长对其进行分类，以创建称为光谱的彩虹状条形码。在光谱内部，科学家可以辨别宇宙膨胀的特征——宇宙膨胀会拉伸所有穿过空间的光。这种拉伸使光线看起来更红，波长更长，天文学家称之为红移。他们可以使用这种现象来测量相对距离，红移光越强，就表示来自太空更远的地方，因此也更深入到过去。
这项技术对于研究单个物体非常强大，但 DESI 可以大规模地进行多任务处理，一次提供 5,000 个目标的光谱。对其自 2021 年开始运行的第一年的分析包括约 600 万个物体的数据，包括星系、恒星和类星体（活动星系极其明亮的核心）。帕兰克-德拉布鲁耶说：“DESI 如此独特的原因在于它是一台测量红移的机器。”
从所有这些光谱中，DESI 团队构建了迄今为止最大的宇宙 3D 地图，描绘了 110 亿年的宇宙历史——对于那些对暗能量不感兴趣的天文学家来说，这也是一种宝贵的资源。例如，DESI 数据可以帮助我们理解称为中微子的微小粒子，以及星系团和它们之间巨大的空隙。
但对于专注于暗能量的研究人员来说，DESI 的超详细地图揭示了宇宙早期嵌入其中的一种微妙的、能说明问题的模式，当时巨大的声波（现在称为重子声振荡）在当时弥漫宇宙的原始等离子体中回响。这些波在物质分布中留下了巨大的气泡状回声，星系随后在这些物质上凝聚。测量由此产生的环状星系模式（始终具有特征尺寸）使宇宙学家能够更好地校准宇宙距离，锚定 DESI 大量的红移测量结果，并增强其对暗能量在宇宙历史中活动情况的衡量标准。
约翰·霍普金斯大学的宇宙学家亚当·里斯说：“DESI 是一项非常出色的实验，产生了惊人的数据，而这首次发布让我们初步体验了未来的成果”，他因发现暗能量而分享了 2011 年诺贝尔物理学奖，但没有参与该项目。
在仔细研究 DESI 第一年的观测结果后，其科学团队选择使用一种分析技术，该技术屏蔽了原始数据，以防止任何潜意识偏见影响研究人员的工作。直到几个月前，当解除屏蔽时，他们才意识到实验的初步结果蕴含着关于暗能量本身的诱人惊喜，而不是简单地证实项目按计划进行。
在进行分析时，科学家们预计他们的结果会与宇宙在暗能量是恒定的、静态的现象的情况下表现出的行为相符——这确实是 DESI 早期结果单独表明的情况。但是，当宇宙学家将这些结果与来自其他研究暗能量的关键项目的数据结合起来时，他们发现一个暗示，即这些集体结果更符合他们期望看到的暗能量随时间变化或演变的情况。事实上，空间和时间上离我们较近的星系似乎太近了，就好像暗能量的排斥力在最近的宇宙时期以某种方式开始减弱。“我们确实看到了迹象，表明最简单的模型可能不是描述宇宙的模型，”帕兰克-德拉布鲁耶说。
要弄清楚这种暗示是真实的，还是仅仅是不同项目的数据组合方式的人为产物，还需要来自 DESI 的更多信息。幸运的是，科学家们已经拥有了该实验另外两年的数据可供使用，而且该仪器计划持续观测到 2026 年。帕兰克-德拉布鲁耶说，完整的五年数据将包括对约 4000 万个星系的观测。
她和她的同事们还在汇编一项关于实验第二阶段的提案。此外，另外两台将于本十年晚些时候开始运行的仪器也将收集类似的数据：位于智利的薇拉·C·鲁宾天文台和 NASA 的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜。这两者都旨在配合 DESI 解开暗能量之谜，使未来几年对宇宙学家来说尤其充满诱惑。
加州理工学院的宇宙学家尹·王说：“找出暗能量的本质或导致宇宙膨胀观测加速的原因是我的毕生工作”，她没有参与 DESI 项目。“所以任何东西——任何新数据，观测方面的任何新见解——都让我感到兴奋。”
她补充说，风险出奇地高。“这非常巨大——巨大而令人兴奋，”王在谈到暗能量之谜时说。“暗能量是什么，或者任何导致观测到的宇宙加速膨胀的原因，最终将决定整个宇宙的命运。”
这些结果在一组论文中描述，这些论文于四月初发布在预印本服务器 arXiv.org 上。