科学家们分析了暗能量光谱仪器的第一批数据，该仪器旨在绘制宇宙地图，揭开暗能量的奥秘。
在一个山顶望远镜中安装了5000个微型机器人，暗能量光谱仪器(DESI)使研究人员能够凝视110亿年前的地球。来自太空中遥远物体的光刚刚到达DESI，使科学家能够绘制宇宙年轻时的地图，同时追踪它的成长。了解宇宙是如何进化的，与物理学中最大的谜团之一有关:暗能量，研究人员假设暗能量正在推动宇宙的膨胀。
DESI是一项国际科学合作，涉及来自世界各地的800多名科学家。其中包括来自罗切斯特大学宇宙学小组的研究人员，这是一个跨学科小组，包括物理学、天文学、数据科学和计算机科学的教授、博士后研究助理、研究生和本科生。该小组由物理学教授雷吉娜·德米纳(Regina Demina)共同领导;物理学副教授Segev BenZvi;以及物理学和天文学助理教授凯利·道格拉斯(Kelly Douglass)。
DESI目前正在进行为期五年的探索，以测量4000万个星系和类星体，并创建迄今为止最精确的宇宙三维地图。该仪器于2021年开始调查，研究人员最近宣布了他们对第一年收集的数据的分析，包括对宇宙膨胀率和组成的测量。他们在arXiv预印本服务器上发表了多篇论文。
道格拉斯说:“DESI数据的规模比我们之前收集的任何数据都要大得多。”“DESI第一年的星系和类星体样本已经比过去40年里进行的所有光谱调查的测量结果总和大6倍。”
而第一年的数据只是一个开始，Demina补充道，“完整的数据集将使我们能够更近距离地观察宇宙的黎明——宇宙经历快速指数膨胀的时期。”
DESI仪器位于亚利桑那州图森市附近的美国国家科学基金会基特峰国家天文台的改装后的梅奥尔望远镜上。该仪器集成了增加望远镜视野的光学器件，包括5000根机器人控制的光纤，用于从望远镜视野内的物体收集光谱数据，并测量宇宙中星系和类星体的三维位置。
罗切斯特小组自2017年以来一直是DESI的一部分。小组成员在调试和操作仪器方面发挥了关键作用，包括开发和故障排除软件，以确保5000根光纤最佳地指向目标。
罗彻斯特小组成员也为验证一年的数据做出了重大贡献，包括研究可能影响测量的系统不确定性——潜在的错误或变化，以更好地确保结果的准确性和可靠性。
DESI是用来测量重子声学振荡(BAO)的，这是一种巨大的气泡状结构，是在宇宙大爆炸后不久形成的。在第一年，DESI使用光谱样本中的570万个星系和类星体来测量BAO的大小，并估计宇宙膨胀的速度，这个量被称为哈勃常数。
BAO也被用来约束暗物质和暗能量的密度。长期以来，科学家们一直认为宇宙在以恒定的速度膨胀，但在1999年，人们发现宇宙的膨胀速度正在加速。暗能量被假设为加速的驱动力。
一些理论认为，一个或多个标量场(膨胀宇宙的不可见的力量)，类似于大爆炸后不久推动宇宙膨胀的标量场，有助于暗能量的形成。
“到目前为止，人类只知道一个标量场——希格斯场，”德米纳说，他是2012年在瑞士欧洲核子研究中心使用大型强子对撞机发现希格斯场的团队的一员。“现在是时候检查是否还有更多这样的领域。”
DESI试图回答的另一个问题是，暗能量是否在宇宙中的任何地方都有一个恒定的值——被称为宇宙常数——或者它的性质是否在时间和空间上有所不同。虽然DESI第一年的BAO测量结果与宇宙常数相符，但它们略微倾向于暗能量是一个不断演变或“动态”场的模型。
根据本兹维的说法，“支持暗能量进化的证据可能非常有趣，但它也可能是一个偶然的波动。在看下一批数据之前，我们无法确定。目前的估计是2025年晚些时候发布下一个版本。”
更多信息:DESI论文:data.desi.lbl.gov/doc/papers/
期刊信息:arXiv
由罗切斯特大学提供
DESI第一年的数据提供了前所未有的宇宙膨胀测量(2024年4月6日)，从https://phys.org/news/2024-04-desi-year-unprecedented-universe.html检索到2024年4月6日
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