新型暗能量或能揭开宇宙膨胀之谜？暗能量究竟为何物？令天文学

暗能量究竟为何物？令天文学家伤透脑筋。最近，有两项独立的研究指出，或许有一种神秘莫测的“新型”暗能量正在推动当前的宇宙加速膨胀。这种“东西”可能存在于大爆炸后的大约前30万年里。它可能存在于一种前所未知的原始形式，它或许可以解释为什么宇宙现在膨胀速度快于预期。

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位于阿塔卡玛沙漠中的ACT（来源：DebraKellner）
研究人员从智利阿塔卡马宇宙学天文望远镜（ACT）上2013年至2016年期间收集的数据中，初步发现了这种被称为“早期暗能量”（EDE）的踪迹。
ACT专门为绘制宇宙微波背景（CMB）而设计。 CMB源于宇宙的原始辐射，是宇宙大爆炸后约38万年时，宇宙冷却到一定程度，电磁波可在宇宙中自由穿行的标志。时至今日，我们依然可以观测到这种辐射，因而有时也被描述为“大爆炸的余辉” 。现在， CMB已经成为宇宙学家理解宇宙的重要支柱之一。通过绘制天空中CMB的细微变化，研究人员发现了“标准宇宙学模型”的有力证据。标准宇宙学模型认为，宇宙包含三种主要成分：暗物质、暗能量和普通物质，而我们能观测到或捕捉到的普通物质仅占宇宙总质量的5% 。

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阿塔卡玛宇宙学望远镜（来源：GiulioErcolani/Alamy）
当前最先进的CMB全天图是由欧洲航天局的“普朗克”卫星提供的，它在2009年至2013年期间对天空进行了多次扫描。基于普朗克数据的计算，天文学家准确预测了现在宇宙的速度膨胀，当然这一切都基于标准宇宙学模型是正确的这一假设。然而，在过去十年左右的时间里，在对超新星爆炸的观测中，也包括其他的技术，对宇宙的膨胀有了越来越精确的测量，但却发现膨胀的速度要快5-10% 。

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“普朗克”卫星绘制的宇宙微波背景图像（来源：ESA）
理论家们不得不对标准模型提出了大量的修正，试图解释这种差异。两年前，约翰·霍普金斯大学的宇宙学家马克·卡米翁科夫斯基（MarcKamionkowski）与他的合作者提出，给标准模型增加一个额外成分，暂时称呼为“早期暗能量”EDE——这是一种渗透在早期宇宙中的流体，在大爆炸的几十万年后消失。
EDE本身并不会强大到足以导致宇宙加速膨胀，但就像其他“传统的”暗能量一样，也拥有推动宇宙膨胀的能力。比方说，他们可能会导致大爆炸产生的等离子体冷却得比正常情况下更快，变相地放大了膨胀的效果。研究人员认为，这很可能会影响到对CMB数据的解释，尤其是在测量宇宙年龄和膨胀速率时。

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阿塔卡玛宇宙学望远镜绘制的宇宙微波背景图像（来源：ACTCollaboration）
如今， ACT所呈现的CMB图景，与“普朗克”卫星绘制的并不完全相同，它更符合含有EDE的模型，而非简单的标准宇宙学模型。当前的膨胀速度将比标准模型预测的速度快5%——更接近今天天文学家的计算结果。并且，根据这一模型，宇宙现在的年龄就不是138亿年了，而是124亿年，小了11% 。
于是，现在的事情变得更有趣了。因为， 2020年ACT团队也曾发表过与“普朗克”相似的结论，然而这次却有些“自找麻烦”的意思。不仅如此，这次公布的结果还出自不止一个团队。分别来自美国哥伦比亚大学（ColumbiaUniversity）的科林·希尔（ColinHill）团队和来自法国蒙彼利埃大学（UniversityofMontpellier）的维维安·波林（VivianPoulin）团队都依靠阿塔卡马宇宙学天文望远镜获得了相近的结论，这就让这项发现显得更加靠谱。如果这些发现得到证实，必将有助于解决围绕早期宇宙的一个长期存在的难题。