簡介：遙遠星系揭示暗能量的神秘特質(zhì)；通過研究百萬光年距離的星系，學者們對暗能量波動如何變化，如何影響宇宙結(jié)構(gòu)的發(fā)展有了更深入的認識

運用愛因斯坦的廣義相對論并使用高靈敏設(shè)備，天文學家已經(jīng)限定了暗能量在宇宙形成初期所起的作用。

愛因斯坦的理論預(yù)言大質(zhì)量物體，如星系團，可以令其背景星系的光偏折并將光聚焦于地球，這就是“引力透鏡”現(xiàn)象。圖片提供：NASA/ESA/智利天主堂大學

愛因斯坦廣義相對論已經(jīng)幫助一個國際研究團隊測量當今我們所在宇宙中暗物質(zhì)的聚集，這是在經(jīng)過分析千萬多張遙遠星系的圖片后而得出的，研究團隊還將進一步利用這些信息來了解暗能量。

暗物質(zhì)在與宇宙中星系形成緊密相關(guān)，而暗能量則與宇宙持續(xù)膨脹中的加速緊密相關(guān)；暗物質(zhì)與暗能量一起構(gòu)建了我們宇宙的95%，但是為什么兩者的作用如此之大卻是一個深奧的秘密。為了解釋宇宙的行為與其宿命，科學家必須搞清楚暗物質(zhì)與暗能量到底是怎么一回事。

過去為了測量宇宙結(jié)構(gòu)的數(shù)量已經(jīng)進行了若干研究，特別是宇宙還很年輕的時候，比如：歐洲空間機構(gòu)（ESA）的普朗克觀測站。暗能量可以在這些結(jié)構(gòu)成長的后期（即接近現(xiàn)在的時期）影響其成長速度。通過研究宇宙后期的暗物質(zhì)，科學家剛剛開始測量這些不同結(jié)構(gòu)的成長，這些研究也有助于了解暗能量。

“普朗克測量的波動就象宇宙早期射出的一只精準之箭，我們用斯巴魯超主焦點相機（SHSC）已經(jīng)測量了這只箭的著落點?！碧煳募疤祗w物理學校際中心的副教授瑟赫德.摩爾（Surhud More）這樣解釋。

超主焦點相機(HSC)的研究是將8.20億像素的超主焦點相機、與坐落在夏威夷莫納克亞山上的直徑達8.2米（27英尺）之斯巴魯望遠鏡相接，這就允許研究人員可以對數(shù)十億光年以外的星系進行研究，這些星系于數(shù)十億年之前就存在，只是它們的光現(xiàn)在才到達地球。

阿爾伯特.愛因斯坦在他的廣義相對論中預(yù)言了引力透鏡，即：引力可以令光的傳播路線偏轉(zhuǎn)、也稱“彎曲”，這就造成在地球上觀察的遙遠星系看起來的位置與實際位置發(fā)生了扭曲。

超主焦點相機重量達3噸，高達3米（9英尺）。圖片提供：NAOJ（日本國立天文臺）

從2014年開始，科維理學院的宇宙物理及數(shù)學（Kavli IMPU）的項目助理教Chiaki Hikage領(lǐng)導(dǎo)來自日本、中國臺灣及美國的科學家進行了引力透鏡引起的微小扭曲之研究，以再現(xiàn)這些星體在宇宙中的真實位置。現(xiàn)在研究小組看到了在過去數(shù)十億年間暗物質(zhì)在空中波動的行為，還看到暗能量是如何影響著這些結(jié)構(gòu)的成長。

“過去，我一直滿懷希望承擔高精準宇宙學的研究，比如采用威金森各向異性探測器（WMAP）以及普朗克探測器進行的相關(guān)研究；而今，用斯巴魯HSC數(shù)據(jù)可以更加精準地觀測宇宙中暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)的成長，我為能與大家分享這些成果而感到極度興奮！”Hikage非常感慨。

然而，Hikage與他的團隊了解他們自己的興奮或許會潛在影響其結(jié)果的客觀性，特別是如果他們用以前自己的研究分析驗證他們自己的結(jié)果。為了保證其結(jié)果的合理性，他們組織了一個盲測分析，這種盲測分析在醫(yī)學中普遍使用。在這種測試中，研究人員并不知道哪一位病人得到了特定的治療，首先生成兩套“假”數(shù)據(jù)，而每一套數(shù)據(jù)中的真實狀況被鎖于某處的盒子中而不為研究人員所知。隨后，2018年6月26日面紗揭開：研究人員第一次發(fā)現(xiàn)他們的分析已經(jīng)表明超主焦點相機（HSC）的研究結(jié)果與過去的引力透鏡研究結(jié)果完全一致，只是他們認為當今宇宙的宇宙結(jié)構(gòu)進化速度的結(jié)論與普朗克星級站的宇宙邏輯模式預(yù)測的結(jié)果相比，略微慢一些。

這個差異可能是由于數(shù)據(jù)量比較少而引起的統(tǒng)計落差，或者這個差異預(yù)示了宇宙模型的一個重要進程。

幸運的是，團隊未來還會有更多的數(shù)據(jù)進行分析。這個結(jié)果只使用了全部研究數(shù)據(jù)的11%，因為HSC還在拍照，工作計劃在2020年前后結(jié)束。

“這只是第一步，HSC研究的全部數(shù)據(jù)肯定能令我們對暗物質(zhì)以及暗能量的了解上到更高的臺階?！盞avli IMPU 的院長及投資人Masahiro Takada這樣評論。

BY:?Lee Cavendish

FY: 周洪波 （hongbo_0309）

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