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它將補(bǔ)充我們宇宙中同樣令人困惑的方面，即暗物質(zhì)，這是科學(xué)家在1933年首次證明的一個(gè)空泛的概念，用來(lái)描述構(gòu)成隱藏的、類(lèi)似于光環(huán)的障礙物，防止星系簡(jiǎn)單地崩解。(然而，這又是一種我們無(wú)法用人類(lèi)的眼睛來(lái)理解的力量）。

(相關(guān)資料圖)

但是，盡管科學(xué)家們無(wú)法用視覺(jué)把握暗物質(zhì)和暗能量的難以捉摸的性質(zhì)，他們卻能夠用數(shù)學(xué)來(lái)測(cè)量它。周三，在《天體物理學(xué)雜志》的一系列論文中，天體物理學(xué)家成功地對(duì)我們宇宙的組成和演變做出了最精確的限制--包括暗宇宙。

通過(guò)一個(gè)被稱(chēng)為Pantheon+的強(qiáng)大分析機(jī)制，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)宇宙是由大約三分之二的暗能量和三分之一的物質(zhì)組成的，大部分是暗物質(zhì)的形式。更具體地說(shuō)，他們懷疑宇宙的66.2%表現(xiàn)為暗能量，而剩下的33.8%則屬于暗物質(zhì)和可見(jiàn)物質(zhì)。

比Pantheon+的結(jié)果更令人興奮的可能是它的運(yùn)作方式。簡(jiǎn)而言之，該團(tuán)隊(duì)利用一系列強(qiáng)大的宇宙“手電筒”來(lái)回望過(guò)去，記錄下100多億年前的宇宙內(nèi)容。這里所說(shuō)的“手電筒”是指1a型超新星。

這些恒星爆炸是如此明亮，以至于它們超過(guò)了整個(gè)星系，因此在離地球幾十億光年的地方也能看到。它們就像手電筒，但不是照亮一條長(zhǎng)長(zhǎng)的走廊，而是照亮無(wú)限的空間和時(shí)間隧道。事實(shí)上，它們對(duì)發(fā)現(xiàn)黑暗宇宙至關(guān)重要，有助于在1933年發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的存在，在1998年發(fā)現(xiàn)暗能量。

Pantheon+將事情推向了新的高度。分析背后的科學(xué)家們專(zhuān)注于1500多顆超新星，這些超新星放在一起，共同照亮了約四分之三的已知宇宙。

哈佛-史密森天體物理學(xué)中心的天文學(xué)家Dillon Brout在一份聲明中說(shuō)：“有了這個(gè)Pantheon+數(shù)據(jù)集，我們就可以精確地看到宇宙從被暗物質(zhì)主導(dǎo)到宇宙被暗能量主導(dǎo)的時(shí)間。”

Brout說(shuō)：“這個(gè)數(shù)據(jù)集是一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)，可以看到暗能量在最宏大的尺度上開(kāi)啟并驅(qū)動(dòng)宇宙的演變，直到現(xiàn)在。”

作為額外的獎(jiǎng)勵(lì)，該分析工具還證實(shí)了宇宙確實(shí)在加速膨脹，而且它為支持科學(xué)思想的一個(gè)基石提供了極有希望的證據(jù)。粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。

這個(gè)框架幾乎概括了每一個(gè)已知粒子的獨(dú)立行為，以及彼此之間的行為，甚至作為許多關(guān)于黑暗宇宙到底是怎么回事的領(lǐng)先理論的基礎(chǔ)。

“我們能夠?qū)τ钪娴膭?dòng)力學(xué)和歷史進(jìn)行迄今為止最精確的約束，”Brout說(shuō)。“我們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了梳理，現(xiàn)在可以比以往任何時(shí)候都更有信心地說(shuō)，宇宙是如何在漫長(zhǎng)的歲月中演變的，而且目前關(guān)于暗能量和暗物質(zhì)的最佳理論也很牢固。”

換句話(huà)說(shuō)，Pantheon+可能是在告訴人們，應(yīng)該總結(jié)一些與標(biāo)準(zhǔn)模型無(wú)關(guān)的暗物質(zhì)和暗能量的替代理論。這些理論可能是不正確的。此外，Pantheon+數(shù)據(jù)集的后果可能有助于平息物理學(xué)家之間長(zhǎng)期存在的、相當(dāng)激烈的辯論。

基本上，人們知道宇宙正在以指數(shù)形式膨脹。人們可以從字面上看到它在實(shí)時(shí)發(fā)生。但是科學(xué)家們不能就這種膨脹發(fā)生的確切速度達(dá)成一致。解決方案的關(guān)鍵是哈勃常數(shù)，但計(jì)算該常數(shù)的不同方法似乎產(chǎn)生了不同的答案。

盡管在將Pantheon+樣本與另一個(gè)科學(xué)合作項(xiàng)目的數(shù)據(jù)匯集在一起之后，哈佛大學(xué)的一份新聞稿指出，我們現(xiàn)在可能擁有對(duì)宇宙當(dāng)前膨脹率的最嚴(yán)格的局部測(cè)量。

簡(jiǎn)而言之，該合作項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)哈勃常數(shù)是73.4Km/s/Mpc，其不確定性達(dá)到了驚人的1.3%。

"換句話(huà)說(shuō)，對(duì)于每一個(gè)百萬(wàn)秒差距，或326萬(wàn)光年，分析估計(jì)在附近的宇宙中，空間本身正在以每小時(shí)16萬(wàn)英里以上的速度膨脹，"該新聞稿解釋說(shuō)。就背景而言，這個(gè)數(shù)字正好處于2001年72m/s/Mpc的里程碑式測(cè)量和后來(lái)74m/s/Mpc的報(bào)告的中間。然而，它與另一個(gè)領(lǐng)先的測(cè)量值相差甚遠(yuǎn)，后者表明常數(shù)為69.8 km/s/Mpc。

這還是有差異的。而且，Pantheon+的常數(shù)是基于"本地"測(cè)量。因此，Pantheon+團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，“來(lái)自宇宙歷史上一個(gè)完全不同的時(shí)代的觀(guān)測(cè)預(yù)測(cè)了一個(gè)不同的故事”。

“我們以為有可能在我們的數(shù)據(jù)集中找到解決這些問(wèn)題的新方法的線(xiàn)索，但相反，我們發(fā)現(xiàn)我們的數(shù)據(jù)排除了許多這些選項(xiàng)，深刻的差異仍然像以前一樣頑固，”Brout說(shuō)。

但是在最后，由于Pantheon+的結(jié)果是如此原始，也許它們至少可以闡明哈勃常數(shù)辯論中的爭(zhēng)議點(diǎn)在哪里。

“最近的許多理論已經(jīng)開(kāi)始指向非常早期的宇宙中的奇異新物理學(xué)，”Brout說(shuō)。“然而，這種未經(jīng)驗(yàn)證的理論必須經(jīng)得起科學(xué)過(guò)程的檢驗(yàn)，而哈勃常數(shù)的張力仍然是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。”

Brout表示：“Pantheon+給了我們迄今為止制約暗能量、其起源和演變的最好機(jī)會(huì)。”

關(guān)鍵詞：哈勃常數(shù) 迄今為止科學(xué)家們