科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然
一個(gè)國(guó)際天文團(tuán)隊(duì)利用暗能量光譜儀（DESI）的最新數(shù)據(jù)，成功追溯了宇宙結(jié)構(gòu)在過去110億年間的成長(zhǎng)歷程。這項(xiàng)研究標(biāo)志著對(duì)宇宙大尺度上引力作用及廣義相對(duì)論的最精準(zhǔn)測(cè)試，其成果計(jì)劃在2025年1月舉行的美國(guó)天文學(xué)會(huì)會(huì)議上公布。
DESI是一項(xiàng)國(guó)際合作項(xiàng)目，匯聚了全球超過70家機(jī)構(gòu)900多名科學(xué)家，項(xiàng)目由美國(guó)能源部下屬勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)管理。在廣義相對(duì)論中，引力被描述為天體質(zhì)量和能量引起的時(shí)空彎曲。這種時(shí)空彎曲不僅解釋了行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)，還描述了整個(gè)宇宙的結(jié)構(gòu)和演化。而暗能量表現(xiàn)為一種排斥力，推動(dòng)宇宙加速膨脹，使得星系之間的距離不斷拉大。
DESI團(tuán)隊(duì)通過星系形成的速率發(fā)現(xiàn)，引力的作用模式與愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)相吻合。這一發(fā)現(xiàn)不僅鞏固了當(dāng)前的宇宙模型，同時(shí)也對(duì)試圖解釋宇宙加速膨脹等未解現(xiàn)象的修正引力理論提出了更為嚴(yán)格的限制。
該研究還對(duì)中微子質(zhì)量設(shè)定了新的上限。中微子是唯一一種質(zhì)量至今未能得到精確測(cè)定的基本粒子。根據(jù)DESI的數(shù)據(jù)分析，3種中微子的質(zhì)量總和應(yīng)低于0.071eV/c2，這比之前實(shí)驗(yàn)所確定的最低值0.059eV/c2要高。
這項(xiàng)復(fù)雜的研究基于近600萬個(gè)星系和類星體的數(shù)據(jù)，使天文學(xué)家得以回溯至110億年前的情景。僅僅利用了一年的數(shù)據(jù)，DESI便實(shí)現(xiàn)了對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)增長(zhǎng)最精確的整體測(cè)量，超越了以往歷時(shí)數(shù)十年的研究成果。
DESI安裝在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)位于基特峰國(guó)家天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡上。目前，DESI正在進(jìn)行為期5年的巡天任務(wù)，已進(jìn)入第4年階段，目標(biāo)是在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)累積收集約4000萬個(gè)星系和類星體的信息。
DESI團(tuán)隊(duì)現(xiàn)正對(duì)前3年獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)期將于2025年春季發(fā)布關(guān)于暗能量及宇宙膨脹歷史的最新測(cè)量結(jié)果。DESI最近公布的結(jié)果，與先前顯示暗能量可能存在演變趨勢(shì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致，這無疑為即將開展的分析工作增添了更多期待。
總編輯圈點(diǎn)：
盡管引力作用與廣義相對(duì)論已經(jīng)在太陽系尺度上接受了廣泛檢驗(yàn)，但為了全面理解宇宙，在更大尺度上對(duì)它們進(jìn)行驗(yàn)證同樣重要。通過觀察星系形成的速率，可以直接對(duì)相關(guān)理論進(jìn)行檢驗(yàn)，而在這一點(diǎn)上，尖端的觀測(cè)設(shè)備、海量大數(shù)據(jù)的處理與全球天文學(xué)家的協(xié)作，都是不可或缺的因素。值得一提的是，到目前為止，所有證據(jù)均支持廣義相對(duì)論在宇宙學(xué)尺度上的預(yù)測(cè)。
