根据伦敦大学学院研究人员对暗能量光谱仪器（DESI）数据的一项新研究，近600万个星系聚集在一起超过110亿年的方式与爱因斯坦广义相对论的预测相符。

　　这项分析使用了DESI第一年的数据，DESI是美国亚利桑那州山顶上的一种仪器，它追踪了宇宙大部分历史中宇宙结构的增长，提供了迄今为止最精确的关于引力如何在非常大的尺度上表现的测试。

　　这一结果验证了宇宙的主要模型，并限制了修正引力理论的可能，修正引力理论被用来解释观测到的宇宙加速膨胀。

　　DESI合作涉及来自世界各地70多个机构的900多名研究人员，由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）管理。

　　DESI包含5000只光纤“眼睛”，每只眼睛都能在20分钟内收集来自一个星系的光。伦敦大学学院物理与天文学的彼得·多尔教授和大卫·布鲁克斯教授帮助设计、组装和建造了DESI的光学校正器——六个镜片，最大的直径为1.1米，将光线聚焦到“眼睛”上。光学校正器的结构由STFC支持。（其他四名伦敦大学学院的工作人员和他们的早期职业伙伴，以及来自其他六所英国大学的科学家也参与了DESI。）

　　仅用一年的数据，DESI就对宇宙结构的增长进行了最精确的全面测量，超过了之前花费数十年时间所做的努力。

　　奥弗·拉哈夫教授（伦敦大学学院物理与天文学）是DESI的合作者，也是DESI执行委员会的成员，他说：“DESI星系在巨大的宇宙尺度上的集群惊人地验证了爱因斯坦的引力理论，同时也告诉我们关于暗物质和暗能量的知识。”值得注意的是，星系团还设定了被称为中微子的微小粒子的未知质量上限，因为它们的存在会影响结构的增长。”

　　之前的中微子实验发现，这三种中微子的质量总和至少为0.059 eV/c2。（相比之下，电子的质量约为511,000 eV/c2。）DESI的结果表明，总和应该小于0.071 eV/c2，为中微子质量留下了一个狭窄的窗口。

　　法国国家科学研究中心（CNRS）的宇宙学家Pauline Zarrouk博士在核与高能物理实验室（LPNHE）工作，他共同领导了这项新的分析，他说：“广义相对论已经在太阳系的尺度上得到了很好的测试，但我们还需要测试我们的假设在更大的尺度上是否有效。”研究星系形成的速度可以让我们直接测试我们的理论，到目前为止，我们正在与广义相对论在宇宙尺度上的预测保持一致。”

　　包括伦敦大学学院的共同作者在内的合作团队在在线知识库arXiv上发表了几篇论文，分享了他们的研究结果。这项复杂的分析使用了近600万个星系和类星体，让研究人员看到了110亿年前的情况。

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　　新的结果提供了对DESI第一年数据的扩展分析，该数据于4月绘制了迄今为止最大的宇宙3D地图，并揭示了暗能量可能随着时间而演变的暗示。四月的结果着眼于星系团的一个特殊特征，即重子声学振荡（BAO）。新的分析被称为“全形状分析”，它扩大了从数据中提取更多信息的范围，测量了星系和物质在整个空间中如何以不同的尺度分布。这项研究需要几个月的额外工作和反复检查。与之前的研究一样，它使用了一种技术，直到最后才向科学家隐藏结果，以减轻任何无意识的偏见。

　　密歇根大学的Dragan Huterer教授是DESI宇宙学数据解释小组的联合领导，他说：“我们的BAO结果和全形状分析都是惊人的。这是DESI第一次观测宇宙结构的增长。我们展示了一种巨大的新能力，可以探测修正引力，改善暗能量模型的约束。而这只是冰山一角。”

　　DESI是由美国能源部科学办公室资助建造和运营的。DESI安装在美国国家科学基金会位于基特峰国家天文台的Nicholas U. Mayall 4米望远镜上（NSF NOIRLab的一个项目）。这个实验已经进行了5年，现在已经是第4年了，计划在项目结束时收集大约4000万个星系和类星体。

　　该合作项目目前正在分析前三年收集的数据，预计将在2025年春季提供暗能量和宇宙膨胀历史的最新测量结果。今天发布的DESI扩展结果与实验早期对演化中的暗能量的偏好一致，增加了对即将到来的分析的预期。

　　DESI由美国能源部科学办公室和国家能源研究科学计算中心（美国能源部科学办公室的一个用户设施）提供支持。在英国，科学技术设施委员会为DESI提供了额外的支持。

　　DESI合作很荣幸被允许在I'oligam Du'ag （Kitt Peak）进行科学研究，这座山对Tohono O'odham民族具有特别重要的意义。

　　DESI通过Mayall望远镜观测天空，图为2023年双子座流星雨期间。信贷:KPNO / NOIRLab / NSF /光环/ R。火花