宇宙為何正在被撕裂？自 1990 年代發現宇宙膨脹正在加速以來，這個問題一直困擾著天文學家。對遙遠爆發恆星的新觀測使情況變得更加複雜，這些觀測使人們對被稱為宇宙常數的領先解釋產生懷疑。
無論是什麼導致宇宙加速，它都被命名為暗能量，但其起源仍然神秘。早在阿爾伯特·愛因斯坦提出他的廣義相對論時，他就給他的方程添加了一種排斥力，稱為宇宙常數，當時，這旨在使該理論預測一個靜態宇宙。如果沒有它，他的計算表明引力不會導致一個穩態宇宙，而是會導致宇宙自身坍縮。當後來發現宇宙不是靜態的，而是膨脹的時，愛因斯坦放棄了這個常數，據報道稱之為他“最大的錯誤”。然而，幾十年後，當揭示宇宙不僅在膨脹，而且它的膨脹正在加速時，科學家們重新找回了被丟棄的常數，並將其重新新增到廣義相對論方程中，以預測一個正在以越來越快的速度飛散的宇宙。宇宙常數現在是解釋暗能量的主要觀點，但它只有在被稱為暗能量狀態方程引數（關聯壓力和密度）w 等於 –1 時才有效。
但這並不是最新的實驗 Pan-STARRS（全景巡天望遠鏡和快速響應系統）發現的。基於來自其他專案的宇宙學測量以及 Pan-STARRS 對一種特殊型別的恆星爆炸（稱為 Ia 型超新星）的觀測，Ia 型超新星可以用作測量天文距離的宇宙標尺，研究人員計算出 w 的值為 −1.186。“如果 w 具有這個值，這意味著解釋暗能量的最簡單模型是不成立的，”空間望遠鏡科學研究所 (STScI) 的阿明·雷斯特說，他是 10 月 22 日釋出到天體物理學預印本網站 arXiv 的一篇報告結果的論文的主要作者。雷斯特警告說，然而，目前的結果過於初步，還不足以認真懷疑宇宙常數。“我認為我們現在還不能說我們真的發現了差異。我們仍然需要看看這是否是由於這些專案中的任何一個存在一些問題。”
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
該計算基於夏威夷 Pan-STARRS 望遠鏡 PS1 在 2009 年至 2011 年間對約 150 顆 Ia 型超新星的觀測。這類超新星發生在一種稱為白矮星的特定型別的恆星達到其最大質量極限時，所有白矮星的最大質量極限都相同，並以標準亮度爆炸。透過比較超新星的視亮度和其已知的固有亮度，天文學家可以推斷出它的距離有多遠。對超新星進行後續光譜觀測，將光分解為構成它的顏色，揭示了光的波長被宇宙膨脹拉伸了多少。有了這些引數，Pan-STARRS 研究人員將他們的資料與來自其他暗能量探測器（例如歐洲普朗克衛星對宇宙微波背景光的觀測）的發現結合起來，以計算暗能量狀態方程引數。
對該計算的解讀程度取決於它的不確定性有多大，以及與望遠鏡和分析相關的系統誤差是否歪曲了結果。“人們普遍認為，望遠鏡校準、超新星物理學和星系屬性是不確定性的主要來源，因此每個人都在嘗試以不同的方式弄清楚這些，”約翰·霍普金斯大學的丹尼爾·斯科爾尼克說，他領導了一篇隨附論文，估計了資料的不確定性。“我認為丹在描述他們的系統誤差方面做得非常出色，”科羅拉多大學博爾德分校的亞歷山大·康利說，他參與了一項名為超新星遺產巡天的不同超新星研究，該研究發現了類似的結果。“他們仍然需要做很多工作來改進未來論文的表徵，但他們知道這一點並且正在努力。”然而，另一位巡天研究員，巴黎皮埃爾和瑪麗·居里大學的朱利安·蓋伊說，該團隊可能低估了他們的系統誤差，因為他們忽略了來自超新星光變曲線模型的額外不確定性來源。他一直與 Pan-STARRS 研究人員保持聯絡，他們正在研究該因素。最終，大多數專家表示，新結果令人興奮，但並不能證明新物理學的存在。“Pan-STARRS 論文提出了非常全面、細緻的分析和可靠的結果，但它並沒有從根本上改變我們對宇宙學引數的看法，”伊利諾伊州巴達維亞費米實驗室的天體物理學家約書亞·弗里曼說，他沒有參與這項研究。
然而，多個宇宙學實驗正在產生與 –1 不同的 w 值這一事實，正在引起許多人的注意。“這篇論文現在是第三次對遙遠超新星的巡天得出這個結論，”STScI 天文學家亞當·里斯說，他是 Pan-STARRS 團隊的成員，並因發現暗能量而獲得了 2011 年諾貝爾物理學獎。“我們不能僅僅說這個巡天或那個巡天搞砸了。這可能是這些測量中的一個基本問題。或者可能是暗能量以一種我們實際上希望的方式更有趣。”雖然宇宙常數在數學上解釋了暗能量，但它並沒有闡明為什麼存在這種力。w 的替代值可能表明暗能量隨時間不是恆定的，而是變化的——這種想法被稱為 Quintessence（精質）。無論如何，預計來自 Pan-STARRS 和其他巡天的更多資料將在未來一兩年內支援或反駁 w 的最新值。“我預計在未來一兩年內，這可能會變得明確，或者消失，”里斯說。