「早期暗能量」可能是解釋宇宙膨脹速率的其中一塊拼圖！

來源：視覺中國

宇宙中可能潛藏著一種以奇特形式存在的暗能量，它可以解釋在測量宇宙膨脹率時存在的頑固差異。

這種所謂的早期暗能量可能只存在於宇宙的嬰兒期，然後就很快消失，這也就可以解釋為什麼測量出來的宇宙擴張率不一致。

暗能量是一種充滿整個宇宙的未知神秘能量形式，它以越來越快的速度填充著宇宙，使宇宙越來越快地向外膨脹。但在過去20年里，研究宇宙膨脹加速現象的科學家們發現了兩種截然不同的膨脹速率。宇宙的第一束光——宇宙微波背景輻射(CMB)——表明，與對超新星和附近脈動恆星研究所顯示的膨脹速率相比，宇宙膨脹的速度要更低。換句話說，與宇宙大爆炸不久之後的早期宇宙相比，宇宙現在的膨脹速度似乎要快得多。

這種差異被稱為「哈勃張力」(Hubble tension)。因為宇宙微波背景輻射的速率與其他估計的速率不一致，而速率的計算又依賴於宇宙學模型，所以人們認為模型中一定缺少了一些東西——比如某些新的物理定律或未知的物質類型等。

6月4日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜誌上的一篇新論文提出，早期暗能量可能是改變宇宙早期膨脹速度的那一缺失部分。如果是這樣的話，早期的暗能量會微妙地影響宇宙微波背景輻射，這就解釋了為什麼科學家們測量到的宇宙膨脹速率要低於預期。未來將會對CMB進行的高解析度觀測可能能夠證明早期暗能量是否真的存在於早期宇宙當中。

薇薇安·保林(Vivian Poulin)是這篇新論文的主要作者，同時也是法國國家科學研究中心蒙彼利埃分校的研究人員，她表示：「早期暗能量的作用就是在宇宙大爆炸後約100000年影響宇宙膨脹率，在那個時候，(早期暗能量)有可能佔了宇宙總能量密度的10%。」

這種假設的早期暗能量不可能會持續很長時間——可能在幾十萬年後就會衰減完。在早期的宇宙中，這種早期暗能量的作用就類似於早期的暫時宇宙常數——這個未知的因素被用來解釋目前的宇宙以及大爆炸之後的宇宙的加速膨脹現象。然而，一旦它消失，宇宙的膨脹率將再次被現代宇宙常數——現代暗能量所定義。

「現在有很多模型可以產生(早期暗能量)，」Poulin說，「我們假設的早期暗能量就是受到了弦理論的啟發。」

科學家們將繼續研究早期暗能量對宇宙形成的影響，其中也包括對大型星繫結構的影響。未來的任務，如大型天氣觀測望遠鏡(Large Synoptic Survey Telescope)和歐幾里德望遠鏡(Euclid telescope)，可能在未來五年內就能夠直接測試早期暗能量的跡象，Poulin說。

芝加哥大學的天文學家溫迪·弗里德曼(Wendy Freedman)沒有參與這項新研究，但她表示:「我認為，就像這些作者正在做的那樣，思考解決這種張力關係的新方法是非常重要的。最終這將依靠更準確的數據從經驗上解決。未來幾年正在開發的實驗和項目應該能夠測試這些模型，並果斷地解決這個問題。」

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