2024年4月4日，暗能量光譜儀（DESI，Dark Energy Spectroscopic Instrument）項目發布了第一年的數據，繪制了迄今最大規模宇宙3D地圖，對神秘的暗能量進行了史無前例的精確測量。

DESI發布包含600萬個星系的3D宇宙地圖（來源：DESI collaboration）

暗能量，是宇宙中未知的成分，它導致我們的宇宙膨脹得越來越快。在世紀之交時我們才意識到它的存在。來自美國和澳大利亞的兩個科學家團隊分別通過對遙遠星系中Ia型超新星的觀測發現宇宙的膨脹速度并沒有減慢，反而在加速。這一發現直接挑戰了傳統的宇宙學模型。為了解釋這一觀測結果，科學家們提出了暗能量假說——在大尺度的宇宙空間中存在著一種尚未被發現和理解的物質或能量，表現出與引力相反的作用效果，推動著宇宙加速膨脹。由此建立起新的宇宙“標準模型”ΛCDM，認為宇宙中暗能量占據了68%，暗能量約為27%，而普通物質只有5%。在這個模型中，暗能量成為宇宙的“主宰”，毫不客氣地說，它的力量決定了宇宙未來的走向——會一直膨脹下去，還是會逆轉收縮？

ΛCDM模型對暗物質、暗能量占比的描述（來源：網絡）

為了研究暗能量，在美國亞利桑那州基特峰海拔約2000米的山頂，天文學家在4米口徑的梅奧爾望遠鏡上安裝了5000個鉛筆粗細的微型機器人，控制著5000根光纖，用于收集遙遠的星系和類星體的光譜。巨大的觀測視場和數量眾多的光纖數量令DESI可以獲得 比以往巡天項目多10倍的星系光譜 。它就像一臺時光機器，可以回溯到110億年前的宇宙。

DESI的5000根光纖（來源：來源：DESI collaboration）

果不其然，僅憑第一年的數據，DESI就已經刷新了紀錄。2024年4月發布的僅僅是DESI首輪5年觀測周期中第一年所獲得的數據，從2020年12月至2021年6月，包含了約600萬個獨立目標，創建了有史以來最大的宇宙3D地圖，并進行了迄今為止最精確的測量。它以優于1%的精度測量了迄今80億-110億年的宇宙膨脹歷史，為研究暗能量提供了一種強有力的方法。

宇宙不同年齡段的特征模式——重子聲學振蕩，或BAO“泡泡”。暗能量的大小決定了宇宙的增長速度，從而決定了“泡泡”的大小。實線是標準宇宙學模型ΛCDM預言的“泡泡”大小，而虛線顯示了暗能量隨時間演變的不同模型的預測。DESI將收集更多的數據，以確定哪種模型更能描述宇宙。（來源：Arnaud de Mattia/DESI collaboration）

DESI主任、勞倫斯伯克利國家實驗室科學家邁克爾·利瓦伊（Michael Levi）表示，到目前為止，我們看到的結果與當前最好的宇宙模型基本一致，但同時也看到了其中潛在的有趣差異，或許暗示著暗能量會隨著時間的推移而變化。這也讓我們更期待DESI未來的更多的數據了。

宇宙充滿著未知，這是宇宙最迷人的地方。

慶祝DESI發布首年科學數據的藝術畫。畫中還暗示了未來幾年DESI將繪制更大的宇宙圖景。（來源：DESI Collaboration/KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Horálek/R. Proctor）

參考資料：
[1] Lauren Biron. First Results from DESI Make the Most Precise Measurement of Our Expanding Universe (https://newscenter.lbl.gov/2024/04/04/desi-first-results-make-most-precise-measurement-of-expanding-universe/)
[2] Sharmila Kuthunur. Largest 3D map of our universe could hint that dark energy evolves with time (https://www.space.com/desi-3d-map-universe-dark-energy-evolution)