宇宙學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了第二種暗能量的跡象--這種無處不在但又神秘莫測的物質(zhì)正在推動當(dāng)前的宇宙加速膨脹--可能已經(jīng)存在于大爆炸后的頭 30 萬年。兩項獨(dú)立的研究上周都發(fā)布在 arXiv 預(yù)印本服務(wù)器上。在智利的阿塔卡馬宇宙學(xué)望遠(yuǎn)鏡(ACT)于 2013 年至 2016 年期間收集的數(shù)據(jù)中檢測到了這種"早期暗能量"的初步痕跡。

　　如果這些發(fā)現(xiàn)得以證實(shí)，它們可能有助于解決圍繞早期宇宙數(shù)據(jù)的一個長期難題，這些數(shù)據(jù)似乎與今天測量的宇宙膨脹率不一致。但是這些數(shù)據(jù)是初步的，并沒有明確顯示這種形式的暗能量是否真的存在。

　　兩篇預(yù)印本的作者--一篇由 ACT 團(tuán)隊發(fā)布，另一篇由一個獨(dú)立的小組發(fā)布--承認(rèn)數(shù)據(jù)還不夠強(qiáng)大，不足以高度自信地檢測早期暗能量。但是他們說，來自 ACT 和另一個天文臺，即南極洲的南極望遠(yuǎn)鏡的進(jìn)一步觀察，可能很快就會提供一個更嚴(yán)格的測試。"ACT 團(tuán)隊論文的共同作者、紐約市哥倫比亞大學(xué)的宇宙學(xué)家 Colin Hill 說："如果這真的是真的--如果早期宇宙真的具有早期暗能量--那么我們應(yīng)該看到一個強(qiáng)烈的信號。

　　ACT 和南極望遠(yuǎn)鏡都是為了繪制宇宙微波背景(CMB)，原始輻射有時被描述為大爆炸的余輝。CMB 是宇宙學(xué)家理解宇宙的支柱之一。通過繪制整個天空中 CMB 的微妙變化，研究人員已經(jīng)為"宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型"找到了令人信服的證據(jù)。這個模型描述了一個包含三種主要成分的宇宙的演變：暗能量;同樣神秘的暗物質(zhì)，它是形成星系的主要原因;以及普通物質(zhì)，它只占宇宙總質(zhì)量和能量的不到5%。

　　目前最先進(jìn)的 CMB 地圖是由歐洲航天局的普朗克任務(wù)提供的，該任務(wù)在 2009 年至 2013 年期間十分活躍?；谄绽士藬?shù)據(jù)的計算預(yù)測：假設(shè)宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型是正確的，那么宇宙現(xiàn)在的膨脹速度應(yīng)該是多少。但是在過去的十年左右，根據(jù)對超新星爆炸的觀測和其他技術(shù)，對這種膨脹進(jìn)行了越來越精確的測量，發(fā)現(xiàn)其速度要快5-10%。

　　宇宙膨脹的速度有多快?宇宙學(xué)家們變得更加困惑了

　　理論家們對標(biāo)準(zhǔn)模型提出了大量的修改意見，可以解釋這種差異。兩年前，馬里蘭州巴爾的摩約翰-霍普金斯大學(xué)的宇宙學(xué)家 Marc Kamionkowski 和他的合作者為標(biāo)準(zhǔn)模型提出了一個額外的成分。他們的"早期暗能量"--這使他們和其他團(tuán)隊幾年來一直在研究的一個想法更加精確--將是一種滲透到宇宙中的流體，然后在大爆炸的幾十萬年內(nèi)干涸。"Kamionkowski 說："這不是一個令人信服的論點(diǎn)，但它是我們唯一能夠成功的模型。

　　早期的暗能量不會強(qiáng)大到足以導(dǎo)致加速膨脹，就像'普通'暗能量目前正在做的那樣。但它會導(dǎo)致從大爆炸中出現(xiàn)的等離子體比其他情況下更快地冷卻下來。這將影響到如何解釋 CMB 數(shù)據(jù)--特別是當(dāng)涉及到對宇宙年齡及其膨脹率的測量時，這些測量是基于聲波在冷卻成氣體之前能夠在等離子體中傳播多遠(yuǎn)。普朗克和類似的觀測站利用這種轉(zhuǎn)變后留在天空中的特征來進(jìn)行這種計算。

　　這兩項最新研究發(fā)現(xiàn)，ACT 的 CMB 偏振圖與包括早期暗能量的模型相比，更符合標(biāo)準(zhǔn)模型。Hill 說，在早期暗能量模型和 ACT 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上解釋 CMB 將意味著宇宙現(xiàn)在有 124 億年的歷史，比用標(biāo)準(zhǔn)模型計算的 138 億年年輕大約 11%。相應(yīng)地，目前的膨脹將比標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測的快約5%--更接近天文學(xué)家今天的計算結(jié)果。

　　不一致的地方仍然存在

　　Hill 表示，他之前對早期暗能量持懷疑態(tài)度，而他的團(tuán)隊的發(fā)現(xiàn)讓他感到驚訝。法國蒙彼利埃大學(xué)的天體物理學(xué)家、基于 ACT 數(shù)據(jù)的第二項研究的合著者 Vivian Poulin 說，他的團(tuán)隊的分析與 ACT 團(tuán)隊的分析一致，這讓人感到欣慰。

　　但是 ACT 的數(shù)據(jù)似乎與普朗克團(tuán)隊的計算結(jié)果不一致，而且，盡管 ACT 的偏振數(shù)據(jù)可能有利于早期暗能量，但不清楚它的另一組主要數(shù)據(jù)--CMB 溫度圖是否顯示出這樣的傾向性。由于這些原因，使用南極望遠(yuǎn)鏡交叉檢查結(jié)果將是至關(guān)重要的。

　　伊利諾伊州芝加哥大學(xué)的天文學(xué)家 Wendy Freedman 對宇宙膨脹的一些最精確的測量做出了貢獻(xiàn)，他說基于 ACT 的結(jié)果很有趣，盡管是初步的。她說，"追求不同的模型是很重要的"，并將它們與標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行比較。
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