“早期暗能量”可能是解释宇宙膨胀速率的其中一块拼图

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来源：视觉中国

宇宙中可能潜藏着一种以奇特形式存在的暗能量，它可以解释在测量宇宙膨胀率时存在的顽固差异。

这种所谓的早期暗能量可能只存在于宇宙的婴儿期，然后就很快消失，这也就可以解释为什么测量出来的宇宙扩张率不一致。

暗能量是一种充满整个宇宙的未知神秘能量形式，它以越来越快的速度填充着宇宙，使宇宙越来越快地向外膨胀。但在过去20年里，研究宇宙膨胀加速现象的科学家们发现了两种截然不同的膨胀速率。宇宙的第一束光——宇宙微波背景辐射(CMB)——表明，与对超新星和附近脉动恒星研究所显示的膨胀速率相比，宇宙膨胀的速度要更低。换句话说，与宇宙大爆炸不久之后的早期宇宙相比，宇宙现在的膨胀速度似乎要快得多。

这种差异被称为“哈勃张力”(Hubble tension)。因为宇宙微波背景辐射的速率与其他估计的速率不一致，而速率的计算又依赖于宇宙学模型，所以人们认为模型中一定缺少了一些东西——比如某些新的物理定律或未知的物质类型等。

6月4日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上的一篇新论文提出，早期暗能量可能是改变宇宙早期膨胀速度的那一缺失部分。如果是这样的话，早期的暗能量会微妙地影响宇宙微波背景辐射，这就解释了为什么科学家们测量到的宇宙膨胀速率要低于预期。未来将会对CMB进行的高分辨率观测可能能够证明早期暗能量是否真的存在于早期宇宙当中。

薇薇安·保林(Vivian Poulin)是这篇新论文的主要作者，同时也是法国国家科学研究中心蒙彼利埃分校的研究人员，她表示：“早期暗能量的作用就是在宇宙大爆炸后约100000年影响宇宙膨胀率，在那个时候，(早期暗能量)有可能占了宇宙总能量密度的10%。”

这种假设的早期暗能量不可能会持续很长时间——可能在几十万年后就会衰减完。在早期的宇宙中，这种早期暗能量的作用就类似于早期的暂时宇宙常数——这个未知的因素被用来解释目前的宇宙以及大爆炸之后的宇宙的加速膨胀现象。然而，一旦它消失，宇宙的膨胀率将再次被现代宇宙常数——现代暗能量所定义。

“现在有很多模型可以产生(早期暗能量)，”Poulin说，“我们假设的早期暗能量就是受到了弦理论的启发。”

科学家们将继续研究早期暗能量对宇宙形成的影响，其中也包括对大型星系结构的影响。未来的任务，如大型天气观测望远镜(Large Synoptic Survey Telescope)和欧几里德望远镜(Euclid telescope)，可能在未来五年内就能够直接测试早期暗能量的迹象，Poulin说。

芝加哥大学的天文学家温迪·弗里德曼(Wendy Freedman)没有参与这项新研究，但她表示:“我认为，就像这些作者正在做的那样，思考解决这种张力关系的新方法是非常重要的。最终这将依靠更准确的数据从经验上解决。未来几年正在开发的实验和项目应该能够测试这些模型，并果断地解决这个问题。”

本文选自：今日头条