暗能量正在迫使宇宙膨胀 这座新天文台可能会向我们展示

在鲁宾天文台的量正剪影后面，发光的迫使膨胀银河和数百颗星星横贯天空。（图片来源:uux.cn/布鲁诺·金特）
（神秘的宇宙地球uux.cn）据美国太空网（莫妮莎·拉维塞蒂）：由于暗能量的存在，我们的座新展示宇宙像一个不可摧毁的气球一样向四面八方扩散，这种力量对人类来说是天文台完全隐藏的。狄龙·布劳特是向们一名天体物理学家，他试图弄清楚这一切。量正
布劳特希望揭示不可见宇宙和可见宇宙之间存在的迫使膨胀奇怪关联，了解时空结构是宇宙如何流动的，或许最终揭示导致宇宙越来越快地向外膨胀的座新展示原因。
为此，天文台他收集超新星。向们
然而，量正在挑选哪些超新星加入书架时，迫使膨胀布劳特并不是宇宙对它们都感兴趣。这些恒星爆炸通常分为两大类:2型和1a型。布劳特想要1a型，他的理由其实很简单:
“它们并不完全相同，但非常相似，”他告诉Space.com。
本质上，要解决上述所有空间之谜，你需要在宇宙学尺度上测量一些距离。例如，只有到那时你才能知道暗能量迫使空间膨胀的程度和速度。从那里逆向计算，也许你也能了解到一些暗能量本身的性质。然而，为了测量如此宏大的距离和难以捉摸的概念，为了探索我们可以看到多远以及那个点可以移动多远，你仍然需要像尺子这样基本的东西。
幸运的是，由于1a型超新星的亮度和一般行为如此标准化，它们就像一把光年长的尺子在太空中穿梭。事实上，由于这个原因，天文学家喜欢称它们为“标准蜡烛”。它们是完美的灯塔，指引我们校准方程式并寻找答案。我们越多越好。

1a型超新星的影像。（图片来源:uux.cn/美国国家航空航天局）
为了追求效率和准确性，布劳特通过采用机器学习算法来尽可能多地搜寻1a型超新星，从而充实了他的超新星收藏。（1a类标准化有帮助的另一个原因。一致的算法喜欢一致性。)
他是暗能量调查合作的一部分，本月早些时候，该团队宣布他们的算法成功检测到了1500个这种发光的天然标记——仅用了五年时间。这是一件大事。作为背景，Brout说科学家们花了30年的时间进行常规的1a型搜索（也就是通过使用可靠的光谱仪）才找到了之前的1500名受试者。DES在大约六分之一的时间内得到了相同的结果。
“使DES如此特别的一个主要原因是它覆盖了天空中如此大的区域，”Brout说，并补充说他足够信任他的算法，可以说交叉检查相同的参数或多或少是不需要的。
但是事情将会变得更加严重。
尽管DES产生了数量惊人的1a型卫星，但其相关仪器暗能量相机只能覆盖30平方度的天空。布劳特说，这只是相对较小的一部分。进入:鲁宾天文台。
或者，更具体地说，从明年开始，将部分使用最先进的LSST相机来创建空间和时间的遗产调查。

容纳暗能量相机的布兰科望远镜圆顶。（图片来源:uux.cn/费米实验室Reidar Hahn）
“LSST将观测整个可观测的南方夜空，”布劳特说。“你将从德斯发现1500个警报到LSST发现100万个警报，我们将过滤掉这些警报，希望使用机器学习和其他算法获得几十万个1a型超新星。”
一个有待回答的具体问题
该天文台的建设项目经理维克多·克拉本丹在2024年1月举行的第243届美国天文学会会议上表示，幸运的是，鲁宾天文台正式走上轨道，将于今年晚些时候全部建成，LSST将于明年初至中旬从智利山顶开始旅程。“我们已经进入实际建设阶段大约10年了，”他说。“太阳落山了，我们越来越近了。”
事实上，布鲁特已经有一个特殊的难题等待LSST解决。
随着本月宣布的1500颗1a型超新星的主要发现，布劳特和其他研究人员在一定程度上证实了我们目前所知的“宇宙常数”，你可以认为宇宙常数是宇宙膨胀方程中代表暗能量的值。它解释了正常物理学无法完全解释的加速度。这一“确认”起初听起来可能令人失望，但在某种程度上，这是相当好的进展。这意味着对宇宙膨胀最精确的计算之一告诉我们，迄今为止我们所知道的关于暗能量的一切可能都是正确的。
然而，也许更有趣的是，该团队的工作也暗示了一种奇怪的模式。“我们确实在论文中有一部分结合了所有可用的暗能量探测，而不仅仅是超新星。我们看到的是，许多探测都指向暗能量‘状态方程’的一个稍大的值，这意味着它不是一个宇宙常数。”
换句话说，这意味着不存在代表暗能量的值。也许它是灵活的。
“我们从这项新的LSST分析中得到的一个主要好处是，我们在附近的宇宙中发现了更多的超新星，这是因为我们覆盖了太多的天空区域，”布劳特说。“如果你仔细想想，附近的宇宙是这样的宇宙，由于光速的原因，我们现在看到的星系更接近于它们今天的样子。如果你看着遥远的宇宙，你看到的是年轻得多的宇宙。”
他解释说，这很重要，因为暗能量的影响被认为是最近宇宙中最强的。为什么？这就是奇怪的地方。
“暗能量，我们认为，是空间本身的一种属性，”布劳特说。“这就是宇宙常数所体现的东西，就像真空空间的能量。”
因此，如果暗能量是真空的一种属性，那就意味着今天宇宙中的暗能量比过去多。这是因为宇宙正在膨胀，从而创造了更多的“空间”。
“我们认为它不会随着宇宙的膨胀而稀释，”布劳特说，“所以这意味着，相对于宇宙中的物质和宇宙中的暗物质的数量，你得到的暗能量越来越多。”
此时，像我一样，你可能会想:对不起，什么？我以为宇宙是包容的？新的暗能量来自哪里？它不可能凭空出现的，对吧？
“这是一个价值百万美元的问题，”布劳特说。“难道它只是空间的一种属性吗？这是宇宙的基本属性吗？随着空间本身的膨胀，你会自然而然地获得更多的暗能量？”
为了弄清真相，我们很快就会有一台价值数百万美元的相机在等着我们。
2025年的金色天文台
在布劳特开始计算LSST第一缕曙光到来的日子之前，还有四个主要步骤。首先，鲁宾团队必须准备好一些关键镜像。然后，工作人员必须得到西蒙尼望远镜所需的玻璃——据报道，西蒙尼望远镜在飞行测试中甚至没有合适的玻璃组件——然后安装调试相机。最后，目前正在西海岸组装的约2亿美元的LSST相机将赢得一席之地。

LSST相机和SLAC相机团队于2024年1月16日在LSST洁净室拍摄。（图片来源:uux.cn/Jacqueline Ramseyer Orrell/SLAC国家加速器实验室）
“你还是得把它从加州带到峰会。这是一种非常精密的仪器。它的特别之处在于它是一台价值2亿美元的相机——无可替代，”克拉本丹告诉Space.com。
“这是一个巨大的相机，”他说。“对于焦平面来说是3.2千兆像素。“
就上下文而言，1千兆像素等于10亿像素；一台标准的DSLR相机可以拍摄数百万像素的画面。要真正理解这一点，想想100万秒是如何变成12天的；十亿秒是31年。那么…想象一下相机扫描整个可观测的南方天空的分辨率。
这就是为什么这座由美国国家科学基金会（National Science Foundation）和能源部（Department of Energy）分别出资约5亿美元和1亿美元建造的天文台备受期待的原因。能源部对布劳特的暗能量研究特别感兴趣。
如此备受期待。