关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。
在 1990 年代后期，两组天文学家 震惊了科学界，他们发现宇宙正在加速膨胀，某种程度上克服了本应使其减速的持续引力。推动宇宙加速器的罪魁祸首被称为“暗能量”，对于一种仍然如此不为人所知的事物来说，这是一个恰如其分地神秘的名称。
普林斯顿大学天体物理学家 迈克尔·施特劳斯 说：“我们对宇宙有一个非常简单的图景。” “当然，我们不理解这个图景——我们不知道暗能量是什么，也不知道暗物质是什么。” 暗物质是一种存在时间更长的神秘实体，是一种看不见但很常见的物质，它只通过其引力来显示自身。
但根据自首次检测到暗能量的影响以来多年来进行的大量测量，暗能量——无论它是什么——都存在。现在，法国普罗旺斯大学的一对研究人员通过一项独立的测试证实了宇宙参数对遥远星系对外观的影响，从而为暗能量的存在增加了证据。这项研究发表在 11 月 25 日出版的《自然》杂志上。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
确定遥远物体在太空中的位置需要做一些工作，因为宇宙缺乏清晰的距离标记。天文学家和宇宙学家可以通过测量恒星或星系的红移来推断其三维位置，红移揭示的不是到物体的实际距离，而是其发出的光在膨胀的宇宙中因远离我们而被拉伸的程度。然后，在对宇宙的曲率和内容进行一些假设之后，他们可以从红移重建这些物体的位置。（空间可以具有正曲率，如球体的表面，或负曲率，如马鞍的表面。只有在平坦的宇宙中，空间才遵守所有标准的几何学规则——三角形的角度加起来正好是 180 度，平行线永不相交。）
几十年前，研究人员意识到，如果他们能够观察到遥远宇宙中物体的某种球形分布，他们就可以利用该球体中任何明显的扭曲来确定宇宙的几何形状和内容。毕竟，只有使用将红移转换为位置的正确参数，重建的分布才会是球形的。这项测试是由 查尔斯·阿尔科克（Charles Alcock）于 1979 年提出的，他现在在哈佛-史密森天体物理中心工作，以及已故的博丹·帕琴斯基，他在 2007 年去世之前一直是普林斯顿大学的教授。施特劳斯说，研究人员“指出，如果你正在观察星系的分布，并且你正在观察错误的宇宙学，你最终会得到一个扭曲的混乱局面。” “本来应该是圆形的东西看起来会变形。”
普罗旺斯大学宇宙学家 克里斯蒂安·马里诺尼 和研究生阿德琳·布齐（Adeline Buzzi），该研究的作者，对 Alcock-Paczynski 测试采取了一种新方法，专注于数百个星系双星的个体排列。从我们在太阳系内的有利位置观察，这些引力束缚的星系对的朝向应该是完全随机的。施特劳斯说：“这些星系不知道你在那里观察它们，所以这只是一个随机变量。” 想象一下球体相对两侧的两个点——滚动球体可以显示一对星系对于任何特定观察者可能采取的所有不同方向，从正面排列到垂直堆叠到任何倾斜角度。
但是宇宙的几何形状和膨胀会扭曲明显的朝向；如果不针对宇宙的构成和形状进行适当的校正，星系双星的朝向看起来会变形。马里诺尼说：“明显的朝向是有偏差的，因为我们不是用罗盘或标尺，而是用红移来测量朝向。” “而红移取决于宇宙的膨胀方式。”
通过调整宇宙的几何形状及其暗能量的性质，研究人员校正了图像，直到星系对确实像预期的那样指向所有方向。通过这些调整，马里诺尼和布齐证实了当前宇宙学模型的两个原则：宇宙是平坦空间，并且它由暗能量主导，暗能量约占宇宙的三分之二，看起来很像 阿尔伯特·爱因斯坦著名的宇宙常数。（其余部分主要来自暗物质，普通物质——原子和分子——仅占宇宙总组成的 4% 左右。）马里诺尼说：“你看到了这些星系对的扭曲图像，但是当你输入良好的宇宙平坦曲率和适量的暗能量时，你立即恢复了这些星系对的各向同性 [对称] 排列。”
Alcock-Paczynski 测试的新转折不仅仅是一个创造性的飞跃——马里诺尼和布齐还必须校正一些来自星系自身速度的讨厌的红移效应，这些效应独立于宇宙的膨胀。马里诺尼将这个过程比作在一条扩张的街道上给一辆超速行驶的汽车计时；宇宙学家想知道的不是汽车自身移动的速度有多快，而是扩张的街道将其带走的速度有多快。如果不校正星系自身的运动（称为本动速度），双星对往往会沿着观察者的视线显得更加细长。
因此，研究人员在来自 斯隆数字巡天 的档案数据中测量了 721 个附近或低红移星系双星的朝向，并对其进行校准以考虑星系自身速度的贡献。研究人员假设附近的星系对以与遥远宇宙中的星系对相同的方式移动，他们将校准应用于来自 DEEP2 红移巡天 的 509 个遥远或高红移星系双星，以分离出遥远星系对的真实朝向。
但是，这个假设为暗能量的新案例留下了一点漏洞。如果遥远星系的本动速度与附近星系的本动速度不同，那么研究人员的结果就会出现偏差。尽管如此，这项测试是对暗能量这一奇特现象的新审视，其发现与来自不同角度的大量证据非常吻合。施特劳斯说：“到目前为止，情况一直相当乐观，因为所有已完成的测试似乎都吻合在一起。” “但是你拥有的测试越多，你就越好。”