1,500 颗超新星提供迄今为止最精确的暗物质和暗能量计算

1998 年，科学家们偶然发现了一个令人惊讶的宇宙真相。 他们意识到，宇宙不仅在膨胀，而且似乎 加速 随着岁月的流逝，被我们看不见的力量加速。

这种神秘的影响很快就会被称为暗能量，这是物理学中最大的谜团之一。

它将补充我们宇宙中同样令人困惑的方面，即暗物质，这是科学家在 1933 年首次证明的一个笼统概念，用于描述构成隐藏的、类似光晕的屏障的任何物质，以防止星系简单地分崩离析。 （另一种我们用肉眼无法理解的力量）。

但即使我们无法通过视觉掌握暗物质和暗能量的难以捉摸的本质，我们还是可以用数学来测量它。 周三，在《天体物理学杂志》的一系列论文中，天体物理学家设法对我们宇宙的组成和演化设置了迄今为止最精确的限制——包括黑暗宇宙。

借助一种名为 Pantheon+ 的强大分析机制，该团队发现宇宙由大约三分之二的暗能量和三分之一的物质组成，主要以暗物质的形式存在。 更具体地说，他们怀疑宇宙的 66.2% 表现为暗能量，而剩余的 33.8% 属于暗物质和可见物质。

比 Pantheon+ 的结果更令人兴奋的可能是它令人费解的运作方式。 简而言之，该团队利用一系列强大的宇宙手电筒来追溯时间并记录超过 100 亿年前的宇宙内容。

我所说的“手电筒”是指 1a 型超新星。

这些恒星爆炸是如此明亮，以至于它们比整个星系还要耀眼，因此在距离地球数十亿光年的地方都能看到。 它们就像手电筒，但不是照亮一条长长的走廊，而是照亮了无限的时空隧道。 事实上，它们对于发现暗宇宙至关重要，有助于在 1933 年发现暗物质的存在，在 1998 年发现暗能量。

Pantheon+ 将事情提升到了一个新的水平。 分析背后的科学家们专注于超过 1,500 颗超新星，当它们放在一起时，它们共同照亮了大约四分之三的已知宇宙。 哇，确实。

哈佛-史密森尼天体物理学中心的天文学家狄龙·布劳特说：“有了这个组合的 Pantheon+ 数据集，我们可以准确地了解宇宙从暗物质主导到宇宙被暗能量主导的时间。”在一份声明中说。

布劳特说：“这个数据集是一个独特的机会，可以看到暗能量开启并推动宇宙在最大规模上的演化。”

这可以解决一些科学辩论

未来，Pantheon+ 的遗产将超越黑暗的宇宙。

作为额外的奖励，分析工具还证实了宇宙确实在加速扩张， 和 它提供了非常有希望的证据来支持科学思想的基石：粒子物理学的标准模型。

这个框架几乎勾勒出了每一个已知粒子如何独立地以及彼此之间的行为，甚至可以作为许多关于黑暗宇宙到底是什么的主要理论的基础。

“我们能够对迄今为止的宇宙动力学和历史施加最精确的限制，”Brout 说。 “我们对数据进行了梳理，现在可以比以往任何时候都更有信心地说宇宙是如何在千百年来进化的，并且目前关于暗能量和暗物质的最佳理论是强有力的。”

换句话说，万神殿+可能告诉我们应该总结一些关于暗物质和暗能量的替代理论 无关 到标准模型。 这些理论可能是不正确的。

此外，我们还必须谈谈我个人最喜欢的 Pantheon+ 数据集的结果。 最后，它可能有助于平息物理学家之间长期而激烈的辩论。

我们可能终于走上了解码所谓的哈勃常数的道路。 有点。

基本上，我们知道宇宙正在以指数方式膨胀。 我们可以从字面上看到它实时发生。 但科学家们无法就这种扩张发生的确切速度达成一致。 解决方案的关键是哈勃常数，但计算该常数的不同方法似乎会产生不同的答案。

尽管在将 Pantheon+ 样本与另一项科学合作的数据合并后，哈佛的一份新闻稿指出，我们现在可能对当前的宇宙膨胀率进行了最严格的局部测量。 （这里的关键字是“本地”。稍后会出现。）

简而言之，合作发现哈勃常数为每秒每兆秒差距 (km/s/Mpc) 73.4 公里（45.6 英里），具有惊人的 1.3% 的不确定性.

“换一种说法，对于每百万秒差距或 326 万光年，分析估计在附近的宇宙中，空间本身正在以每小时 160,000 英里以上的速度膨胀，”该新闻稿解释道。 就上下文而言，该数字正好在 2001 年 72 公里/秒/Mpc 的地标测量和后来的 74 公里/秒/Mpc 报告的中间。

然而，它与另一个表明常数为 69.8 km/s/Mpc 的领先测量值相去甚远。

好的，是的，仍然存在差异。 而且，Pantheon+ 的常数再次基于“本地”测量值。

因此，Pantheon+ 团队强调“来自宇宙历史完全不同时代的观察预示着不同的故事。” 因此，在某种程度上，拥有一个新的对比哈勃常数可能 不是 解决哈勃的紧张局势，而是加剧已经充满争议的辩论？ 就像我说的，这很复杂。

“我们认为有可能在我们的数据集中找到解决这些问题的新方法的线索，但相反，我们发现我们的数据排除了许多这些选项，而且深刻的差异仍然像以往一样顽固，”Brout 说.

但归根结底，由于 Pantheon+ 的结果如此原始，也许他们至少可以阐明哈勃不断争论的争论点在哪里。

“许多最近的理论已经开始指向早期宇宙中奇异的新物理学，”布劳特说。 “然而，这种未经证实的理论必须经得起科学过程，而哈勃张力仍然是一个重大挑战。”

物理学充满了复杂的谜题和难题，老实说，直截了当的障碍。 但我喜欢把这些障碍想象成保持这个领域前进和思想转变的动​​力。 这就是 Pantheon+ 最初进行创新的原因。

有了这种机制，我们在剖析宇宙黑暗面的真相方面绝对向前迈进了——至少是这样。 或者正如 Brout 所说，“Pantheon+ 为我们提供了迄今为止限制暗能量、其起源和演变的最佳机会。”