暗能量是宇宙加速膨脹的“幕后推手”，目前宇宙中有68%都是暗能量。4月9日，中國科學院國家天文臺發布在暗能量研究領域取得的重要進展。基于“暗能量光譜巡天（DESI）”項目的相關數據，研究人員發現，宇宙中的暗能量可能正隨時間推移發生變化，而非傳統觀點認為的是一個恒量。

暗能量是宇宙加速膨脹的“幕后推手”

暗能量研究是當代天文學與宇宙學最具挑戰性的問題之一。自20世紀末發現宇宙加速膨脹以來，科學界認識到，傳統的引力理論與普通物質成分無法解釋這一現象，必須引入一種全新的、神秘的宇宙成分——暗能量。作為驅動宇宙加速膨脹的“幕后推手”，暗能量的真面目至今仍未被揭示，是現代物理學中最大的未解之謎之一。

“宇宙很大，我們如果用一個視角去看，一定是盲人摸象，需要從不同角度綜合使用不同手段。”國家天文臺副臺長、研究員趙公博說，科研人員通過宇宙微波背景輻射、超新星爆發、引力波和重子聲波震蕩探測宇宙，得出了一張“餅圖”——宇宙中只有約5%是普通物質，約27%是暗物質，約68%是暗能量。

他說，暗能量是一個很廣義的概念，可以是一種真實存在的能量成分，也可以是一種未知的物理機制。“我們還無法解釋暗能量的本質，只知道它的某些性質，比如壓強、密度，這些性質會帶來一些觀測上的效應，通過這些效應可以限制其比例等。”

在標準宇宙學模型（ΛCDM）中，暗能量通常被視為一種不隨時間演化的真空能量。這一模型在過去二十多年里成功解釋了大量宇宙學觀測數據，被廣泛接受為當前最簡潔且有效的理論框架。然而，隨著宇宙學觀測技術的發展與數據精度的不斷提高，人們逐漸發現，在ΛCDM模型下，不同類型的觀測數據之間出現了一定程度的不自洽。這為ΛCDM模型提出了新的挑戰，也為探索暗能量的性質乃至更深層的物理理論留下了巨大的空間。

新發現對傳統宇宙學模型構成挑戰

據國家天文臺研究員鄒虎介紹，“暗能量光譜巡天（DESI）”項目是當今全球最重要的暗能量觀測計劃之一，是聯合了全球70余家科研機構組成的國際合作團隊。

DESI依托4米口徑的光學望遠鏡進行研究，望遠鏡的主焦點上加裝了5000個光纖定位“機器人”，將天體的光導到10臺光譜儀上，形成巡天光譜。類似于“人口普查”，科研人員對千萬量級的星系、類星體進行觀測、普查，通過光譜研究它們的性質以及在宇宙空間中的分布，獲取宇宙的膨脹信息和歷史，進而研究暗能量。

趙公博團隊利用自主開發的新方法，通過深入分析DESI最新觀測獲得的宇宙學距離數據，并結合超新星和宇宙微波背景輻射的觀測，發現暗能量的狀態方程隨著宇宙演化而發生變化，即暗能量很可能存在動力學屬性。此結論對傳統的宇宙學模型構成挑戰，意味著暗能量可能并非恒定不變的真空能量，而是具有更復雜的演化行為。

國家天文臺發布暗能量動力學屬性檢驗重大成果示意圖。國家天文臺供圖（背景圖片來源：DESI官網）

這項研究為揭示暗能量的物理本質開辟了全新的研究方向。趙公博說，課題組將持續利用DESI后續觀測數據進行更精細的分析，并與國際同行攜手，力求通過高精度的測量和更完備的理論模型，對暗能量的動力學屬性進行更全面、更嚴格的檢驗。

在點評該成果時，中國科學院院士、中國科學技術大學校長常進說，這表明，暗能量研究進入了一個新的階段，在暗能量的觀測和理論解釋等方面還大有可為。“暗能量的動力學屬性研究是高風險項目，趙公博團隊能在DESI項目中展示中國天文學家的研究水平，我感到很高興，這表明團隊十多年的堅持沒有白費。”

新京報記者 張璐

編輯 張磊 校對 李立軍