暗能量调查的最终超新星结果为宇宙膨胀提供了独特的见解

1998年，天体物理学家发现宇宙正在加速膨胀，这归因于一种叫做暗能量的神秘实体，它占我们宇宙的70%左右。

由于对称为Ia型（发音为“A型”）超新星的特定类型的爆炸恒星的观测，这一革命性的发现获得了诺贝尔奖。

现在，在最初发现25年后，从事暗能量调查的科学家发布了使用相同技术的分析结果，以进一步探索暗能量的奥秘和宇宙的膨胀。

经过十年的努力，科学家们分析了使用机器学习分类的1,500多颗超新星的空前样本。他们对宇宙的膨胀施加了有史以来最强的限制。

科学家们说，这些结果与现在标准的宇宙学模型一致，即宇宙加速膨胀。

然而，研究结果并不排除一个更复杂的理论，即宇宙中暗能量的密度可能随着时间的推移而变化。

采用独特的分析方法

为了了解暗能量及其如何影响我们的宇宙，天体物理学家通过使用大量超新星样本来追溯宇宙膨胀的历史。

对于每颗超新星，它们将其距离与红移测量相结合 – 由于宇宙膨胀，它远离地球的速度有多快。他们可以利用这段历史来确定宇宙中的暗能量密度是保持不变还是随着时间的推移而变化。

在这种情况下，研究小组分析了由暗能量相机编目的超新星，暗能量相机是由费米国家加速器实验室制造并由美国能源部科学办公室和国家科学基金会资助的57000万像素数码相机。暗能量相机安装在美国国家科学基金会（National Science Foundation）的四米布兰科望远镜（Blanco 望远镜上，该望远镜是智利塞罗托洛洛美洲天文台的一部分），对天空进行了六年的测绘。暗能量巡天合作项目由来自费米实验室成员领导的超过25个机构的400多名天体物理学家、天文学家和宇宙学家组成。

科学家们想用这些超新星来测试我们现有的宇宙模型。标准的宇宙学模型是LCDM，即Lambda冷暗物质，这是一种基于暗能量密度在宇宙时间内恒定的模型。它告诉我们宇宙是如何演化的，只用了几个特征，比如物质的密度、物质的类型和暗能量的行为。

超新星方法可用于通过测量称为 w 的量来测试 Lambda 冷暗物质，该量表示暗能量密度是否恒定。

根据标准的宇宙学模型，宇宙中暗能量的密度应该是恒定的，这意味着它不会随着宇宙的膨胀而稀释。如果为 true，则字母 w 表示的参数应等于 –1。

新结果发现，仅使用超新星，w为-0.80 ， 正负0.18。结合欧洲航天局普朗克望远镜的补充数据， w 在误差线内达到-1。

“w 并不完全在-1上，但足够接近，它与-1一致，”澳大利亚昆士兰大学教授、暗能量调查超新星工作组联合召集人塔玛拉·戴维斯说。“可能需要一个更复杂的模型。暗能量可能确实会随着时间而变化。

“所有这些都是未知的领域，”暗能量调查主任兼发言人Rich Kron说，他是费米实验室和芝加哥大学的科学家。“我们没有一个理论将暗能量放入一个与我们理解的其他物理学相关的框架中。目前，我们在暗能量调查中正在努力限制暗能量在实践中的工作方式，并期望以后一些理论可以被证伪。