为什么科学家最新的暗物质和暗能量计算很重要

　　G299 的图像，它是 Ia 型超新星的残余物
　　1998 年，科学家们偶然发现了一个关于宇宙的惊人真相。他们意识到，宇宙不仅在膨胀，而且随着岁月的流逝，它似乎也在加速，被我们看不见的力量加速。
　　这种即将被称为暗能量的神秘效应是物理学中最大的谜团之一。
　　它将补充我们宇宙中一个同样令人困惑的方面，即暗物质，这是一个广泛的概念，科学家于 1933 年首次展示，用于描述任何构成隐藏的、类似光晕的屏障的物质，以防止星系简单地分崩离析。 （另一种我们用肉眼无法理解的力量。）
　　但即使我们无法直观地掌握暗物质和暗能量的难以捉摸的本质，我们也可以用数学方法对其进行测量。在周三《天体物理学杂志》的一系列论文中，天体物理学家设法对我们宇宙的组成和演化——包括黑暗宇宙——施加了迄今为止最精确的限制。
　　使用一种名为万神殿的强大分析机制，该团队发现宇宙由大约三分之二的暗能量和三分之一的物质组成，主要以暗物质的形式存在。更具体地说，他们怀疑宇宙的 66.2% 表现为暗能量，而剩余的 33.8% 属于暗物质和可见物质。
　　也许比万神殿的结果更令人兴奋的是它莫名其妙的工作方式。简而言之，该团队利用一系列强大的宇宙手电筒穿越时空，记录了 100 亿多年前的宇宙内容。
　　我所说的＂手电筒＂是指 1a 型超新星。
　　这些恒星爆炸是如此明亮，以至于它们超过了整个星系，因此在距离地球数十亿光年的地方都可以看到。它们就像手电筒，但不是照亮一条长长的走廊，而是照亮了一条无限的时空隧道。事实上，它们对发现暗宇宙至关重要，帮助在 1933 年发现暗物质的存在，在 1998 年发现暗能量。
　　万神殿将事情提升到一个新的水平。分析背后的科学家们专注于超过 1,500 颗超新星，它们共同照亮了大约四分之三的已知宇宙。
　　宇宙的时间线
　　哈佛-史密森尼天体物理学中心的天文学家狄龙·布劳特说：＂有了这个组合的万神殿数据集，我们可以准确地了解宇宙何时从暗物质主导到宇宙由暗能量主导。＂在一份声明中说。
　　＂这个数据集是一个独特的机会，可以看到暗能量开启并以目前最大的规模推动宇宙的演化，＂布劳特说。
　　这可以解决一些科学争论
　　一路上，万神殿遗产准备超越黑暗的宇宙。
　　作为额外的奖励，分析工具还证实了宇宙确实在加速膨胀，为支持科学思想的基石：粒子物理学的标准模型提供了极有希望的证据。
　　这个框架几乎概述了每个已知粒子如何独立地和相互关联地表现，甚至可以作为许多关于黑暗宇宙到底是什么的主要理论的基础。
　　＂我们能够对迄今为止的宇宙动力学和历史施加最精确的限制，＂Brout 说。 ＂我们已经梳理了数据，现在可以比以往任何时候都更有信心地说宇宙是如何进化了数千年的，目前关于暗能量和暗物质的最佳理论是强有力的。＂
　　换句话说，万神殿可能在告诉我们，我们应该总结一些与标准模型无关的暗物质和暗能量替代理论。这些理论可能并不正确。
　　另外，我们必须谈谈我个人最喜欢的 Pantheon 数据集上的结果。最后，它可能有助于平息物理学家之间长期而激烈的争论。
　　我们可能终于走上了解码所谓的哈勃常数的道路。有点。
　　基本上，我们知道宇宙正在以指数方式膨胀。我们可以从字面上看到它实时发生。但科学家们无法就这种膨胀发生的确切速度达成一致。解决方案的关键是哈勃常数，但计算该常数的不同方法似乎会产生不同的答案。
　　尽管在将万神殿样本与另一项科学合作的数据合并后，哈佛大学的一份新闻稿指出，我们现在可能拥有对当前宇宙膨胀率的最严格的局部测量。 （这里的关键词是＂这个土地＂。稍后会出现。）
　　简而言之，合作发现哈勃常数为每秒 73.4 公里/兆秒差距 (km/s/Mpc)（45.6 英里），具有惊人的 1.3% 的不确定性。
　　＂换句话说，对于每百万秒差距，或 326 万光年，分析估计在附近的宇宙中，空间本身正在以每小时 160,000 多英里的速度膨胀，＂该新闻稿解释说。就上下文而言，这个数字正好在 2001 年 72 km/s/Mpc 的标志性测量和后来的 74 km/s/Mpc 报告的中间。
　　然而，这与另一个显示常数为 69.8 km/s/Mpc 的领先测量相去甚远。
　　好的，是的，仍然存在差异。此外，万神殿的常数再次基于＂本地＂测量。
　　因此，万神殿团队强调＂来自宇宙历史上完全不同时代的观察预示着不同的故事＂。所以，在某种程度上，拥有一个新的对比哈勃常数可能不会解决哈勃的张力，但会加剧张力已经有争议的辩论？就像我说的，这很复杂。
　　＂我们认为有可能在我们的数据集中找到解决这些问题的新方法的线索，但相反，我们发现我们的数据排除了许多这些选项，而且深度差异仍然像以往一样顽固，＂Brout 说。
　　但归根结底，由于万神殿的结果是如此原始，也许它们至少可以阐明哈勃正在进行的辩论存在什么问题。
　　＂许多最近的理论已经开始指向早期宇宙中奇怪的新物理学，＂布劳特说。 ＂然而，这种未经证实的理论必须经得起科学过程的考验，而哈勃张力仍然是一个重大挑战。＂
　　物理学充满了复杂的谜题和谜题，让我们诚实，直截了当的障碍。但我喜欢将这些障碍视为推动该领域向前发展和思想转变的动 力。 这就是 Pantheon 首先进行创新的原因。
　　有了这个机制，我们肯定会在剖析宇宙黑暗面的真相方面向前迈进——至少就是这样。或者正如布劳特所说，＂万神殿为我们提供了迄今为止最好的机会来限制暗能量、它的起源和演变。＂