暗能量是宇宙加速膨胀的“幕后推手”，目前宇宙中有68%都是暗能量。4月9日，中国科学院国家天文台发布在暗能量研究领域取得的重要进展。基于“暗能量光谱巡天（DESI）”项目的相关数据，研究人员发现，宇宙中的暗能量可能正随时间推移发生变化，而非传统观点认为的是一个恒量。
暗能量是宇宙加速膨胀的“幕后推手”
暗能量研究是当代天文学与宇宙学最具挑战性的问题之一。自20世纪末发现宇宙加速膨胀以来，科学界认识到，传统的引力理论与普通物质成分无法解释这一现象，必须引入一种全新的、神秘的宇宙成分——暗能量。作为驱动宇宙加速膨胀的“幕后推手”，暗能量的真面目至今仍未被揭示，是现代物理学中最大的未解之谜之一。
“宇宙很大，我们如果用一个视角去看，一定是盲人摸象，需要从不同角度综合使用不同手段。”国家天文台副台长、研究员赵公博说，科研人员通过宇宙微波背景辐射、超新星爆发、引力波和重子声波震荡探测宇宙，得出了一张“饼图”——宇宙中只有约5%是普通物质，约27%是暗物质，约68%是暗能量。
他说，暗能量是一个很广义的概念，可以是一种真实存在的能量成分，也可以是一种未知的物理机制。“我们还无法解释暗能量的本质，只知道它的某些性质，比如压强、密度，这些性质会带来一些观测上的效应，通过这些效应可以限制其比例等。”
在标准宇宙学模型（ΛCDM）中，暗能量通常被视为一种不随时间演化的真空能量。这一模型在过去二十多年里成功解释了大量宇宙学观测数据，被广泛接受为当前最简洁且有效的理论框架。然而，随着宇宙学观测技术的发展与数据精度的不断提高，人们逐渐发现，在ΛCDM模型下，不同类型的观测数据之间出现了一定程度的不自洽。这为ΛCDM模型提出了新的挑战，也为探索暗能量的性质乃至更深层的物理理论留下了巨大的空间。
新发现对传统宇宙学模型构成挑战
据国家天文台研究员邹虎介绍，“暗能量光谱巡天（DESI）”项目是当今全球最重要的暗能量观测计划之一，是联合了全球70余家科研机构组成的国际合作团队。
DESI依托4米口径的光学望远镜进行研究，望远镜的主焦点上加装了5000个光纤定位“机器人”，将天体的光导到10台光谱仪上，形成巡天光谱。类似于“人口普查”，科研人员对千万量级的星系、类星体进行观测、普查，通过光谱研究它们的性质以及在宇宙空间中的分布，获取宇宙的膨胀信息和历史，进而研究暗能量。
赵公博团队利用自主开发的新方法，通过深入分析DESI最新观测获得的宇宙学距离数据，并结合超新星和宇宙微波背景辐射的观测，发现暗能量的状态方程随着宇宙演化而发生变化，即暗能量很可能存在动力学属性。此结论对传统的宇宙学模型构成挑战，意味着暗能量可能并非恒定不变的真空能量，而是具有更复杂的演化行为。
国家天文台发布暗能量动力学属性检验重大成果示意图。国家天文台供图（背景图片来源：DESI官网）
这项研究为揭示暗能量的物理本质开辟了全新的研究方向。赵公博说，课题组将持续利用DESI后续观测数据进行更精细的分析，并与国际同行携手，力求通过高精度的测量和更完备的理论模型，对暗能量的动力学属性进行更全面、更严格的检验。
在点评该成果时，中国科学院院士、中国科学技术大学校长常进说，这表明，暗能量研究进入了一个新的阶段，在暗能量的观测和理论解释等方面还大有可为。“暗能量的动力学属性研究是高风险项目，赵公博团队能在DESI项目中展示中国天文学家的研究水平，我感到很高兴，这表明团队十多年的坚持没有白费。”
新京报记者 张璐
编辑 张磊 校对 李立军
