作者：埃裡克·漢德，來自自然雜誌
即使是遙遠星系的最好照片也有些不對稱。但這是一種屬性，而非錯誤。由於質量會扭曲時空，來自遙遠星系的光在穿過中間的不可見物質群時會發生彎曲，導致這些遙遠物體的影像發生輕微的剪下和拉伸。
現在計劃上線的兩項天文觀測旨在利用這種被稱為弱引力透鏡效應的現象。這些觀測旨在利用該技術更牢固地掌握暗能量，這種神秘的力量顯然正在加速宇宙的膨脹。透過觀察大片天空中的扭曲模式（參見“排成一行”），天文學家希望繪製出暗物質的密度和分佈圖，暗物質是類似網路的不可見支架，據認為可見物質首先圍繞其凝聚。然後，透過觀察這個隱藏的網路在宇宙時間中的變化，他們希望辨別出暗能量的印記。
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觀測者已經透過追蹤宇宙地標來研究暗能量的影響：遙遠超新星的標準燭光和星系分佈中漣漪的標準尺。但是，這些技術僅揭示了宇宙膨脹率因暗能量而發生的變化。弱透鏡效應提供了一項額外的獎勵：扭曲包含了遙遠位置引力作用的線索。因此，該技術可以解決理論家日益關注的一個問題：如果宇宙的加速膨脹不是暗能量神秘的反引力作用的結果，而是引力在宇宙不同部分表現不同的跡象，那又會如何？
“它提供了對引力性質的無限制的洞察，這是我們無法透過其他技術獲得的，”紐約州伊薩卡市康奈爾大學的天體物理學家雷切爾·比恩說。“它的潛力是巨大的，但挑戰也是巨大的。”
與強引力透鏡效應不同，強引力透鏡效應是指質量的大量集中顯著扭曲單個星系的影像，而弱透鏡效應的細微影響只能在對數百萬個星系進行詳細調查時才能檢測到。其中一項新的工作將使用高超相機（HSC），該相機於8月28日在夏威夷的8.2米斯巴魯望遠鏡上首次亮相。日本國立天文臺的宮崎悟（Satoshi Miyazaki）說，到2018年，它計劃對天空1500平方度範圍內的1000萬個星系進行成像，他是HSC調查的首席研究員。
另一個競爭專案，暗能量調查（DES），計劃在本月晚些時候在智利的4米布蘭科望遠鏡上開始執行，伊利諾伊州巴達維亞的費米國家加速器實驗室的首席研究員喬什·弗里曼說。作為布蘭科望遠鏡的主要專案，DES將獲得比HSC更多的觀測夜，使其到2018年可以對5000平方度範圍內的3億個星系進行成像。但是，它較小的望遠鏡意味著它無法像HSC調查那樣深入地觀察遙遠的宇宙。
即使有了這些大型數碼相機——HSC為8.7億畫素，DES為5.7億畫素——弱透鏡效應“仍然是非常非常難以進行的測量”，比恩說。例如，為了檢測由透鏡效應引起的微小扭曲，天文學家必須減去望遠鏡光學器件和地球大氣層引起的像差。
從太空進行測量可能會有所幫助。歐洲航天局計劃在2019年發射一個名為歐幾里得的暗能量探測器。在美國，一項尚未獲得資金的暗能量任務，名為寬視場紅外巡天望遠鏡，它將把大部分時間用於弱透鏡效應測量，在2010年的十年期調查中被評為太空天文學的最高優先事項。
一些天文學家懷疑該技術能否勝過超新星巡天和重子聲波振盪的測量——宇宙結構中自大爆炸後幾十萬年的漣漪。“我認為結果仍然懸而未決，”加利福尼亞州伯克利市勞倫斯伯克利國家實驗室重子振盪光譜巡天的首席研究員大衛·施萊格爾說。他指出，例如，弱透鏡效應的一個關鍵假設——星系的排列是隨機的——結果證明並非如此，這迫使天文學家糾正系統效應。
但是其他人說，對暗能量之謎採取多種方法是很重要的。馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學的天體物理學家克里斯·斯塔布斯說，十年前，天文學家只是想證明這種效應是真實的。現在幾乎沒有疑問，他們需要像弱透鏡效應這樣的技術來探索更詳細的問題——例如，這種效應是否隨距離、方向或物質密度而變化，以及暗能量的影響是否可以與可變引力的影響區分開。“我們現在才進入一個時代，在這個時代，我們正在使用專門為此目的最佳化的儀器和實驗來解決暗能量問題，”斯塔布斯說。