在魯賓天文台的剪影後麵，發光的銀河和數百顆星星橫貫天空。（圖片來源:uux.cn/布魯諾·金特）
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（莫妮莎·拉維塞蒂）：由於暗能量的存在，我們的宇宙像一個不可摧毀的氣球一樣向四麵八方擴散，這種力量對人類來說是完全隱藏的。狄龍·布勞特是一名天體物理學家，他試圖弄清楚這一切。
布勞特希望揭示不可見宇宙和可見宇宙之間存在的奇怪關聯，了解時空結構是如何流動的，或許最終揭示導致宇宙越來越快地向外膨脹的原因。
為此，他收集超新星。
然而，在挑選哪些超新星加入書架時，布勞特並不是對它們都感興趣。這些恒星爆炸通常分為兩大類:2型和1a型。布勞特想要1a型，他的理由其實很簡單:
“它們並不完全相同，但非常相似，”他告訴Space.com。
本質上，要解決上述所有空間之謎，你需要在宇宙學尺度上測量一些距離。例如，隻有到那時你才能知道暗能量迫使空間膨脹的程度和速度。從那裏逆向計算，也許你也能了解到一些暗能量本身的性質。然而，為了測量如此宏大的距離和難以捉摸的概念，為了探索我們可以看到多遠以及那個點可以移動多遠，你仍然需要像尺子這樣基本的東西。
幸運的是，由於1a型超新星的亮度和一般行為如此標準化，它們就像一把光年長的尺子在太空中穿梭。事實上，由於這個原因，天文學家喜歡稱它們為“標準蠟燭”。它們是完美的燈塔，指引我們校準方程式並尋找答案。我們越多越好。

1a型超新星的影像。（圖片來源:uux.cn/美國國家航空航天局）
為了追求效率和準確性，布勞特通過采用機器學習算法來盡可能多地搜尋1a型超新星，從而充實了他的超新星收藏。（1a類標準化有幫助的另一個原因。一致的算法喜歡一致性。)
他是暗能量調查合作的一部分，本月早些時候，該團隊宣布他們的算法成功檢測到了1500個這種發光的天然標記——僅用了五年時間。這是一件大事。作為背景，Brout說科學家們花了30年的時間進行常規的1a型搜索（也就是通過使用可靠的光譜儀）才找到了之前的1500名受試者。DES在大約六分之一的時間內得到了相同的結果。
“使DES如此特別的一個主要原因是它覆蓋了天空中如此大的區域，”Brout說，並補充說他足夠信任他的算法，可以說交叉檢查相同的參數或多或少是不需要的。
但是事情將會變得更加嚴重。
盡管DES產生了數量驚人的1a型衛星，但其相關儀器暗能量相機隻能覆蓋30平方度的天空。布勞特說，這隻是相對較小的一部分。進入:魯賓天文台。
或者，更具體地說，從明年開始，將部分使用最先進的LSST相機來創建空間和時間的遺產調查。

容納暗能量相機的布蘭科望遠鏡圓頂。（圖片來源:uux.cn/費米實驗室Reidar Hahn）
“LSST將觀測整個可觀測的南方夜空，”布勞特說。“你將從德斯發現1500個警報到LSST發現100萬個警報，我們將過濾掉這些警報，希望使用機器學習和其他算法獲得幾十萬個1a型超新星。”
一個有待回答的具體問題
該天文台的建設項目經理維克多·克拉本丹在2024年1月舉行的第243屆美國天文學會會議上表示，幸運的是，魯賓天文台正式走上軌道，將於今年晚些時候全部建成，LSST將於明年初至中旬從智利山頂開始旅程。“我們已經進入實際建設階段大約10年了，”他說。“太陽落山了，我們越來越近了。”
事實上，布魯特已經有一個特殊的難題等待LSST解決。
隨著本月宣布的1500顆1a型超新星的主要發現，布勞特和其他研究人員在一定程度上證實了我們目前所知的“宇宙常數”，你可以認為宇宙常數是宇宙膨脹方程中代表暗能量的值。它解釋了正常物理學無法完全解釋的加速度。這一“確認”起初聽起來可能令人失望，但在某種程度上，這是相當好的進展。這意味著對宇宙膨脹最精確的計算之一告訴我們，迄今為止我們所知道的關於暗能量的一切可能都是正確的。
然而，也許更有趣的是，該團隊的工作也暗示了一種奇怪的模式。“我們確實在論文中有一部分結合了所有可用的暗能量探測，而不僅僅是超新星。我們看到的是，許多探測都指向暗能量‘狀態方程’的一個稍大的值，這意味著它不是一個宇宙常數。”
換句話說，這意味著不存在代表暗能量的值。也許它是靈活的。
“我們從這項新的LSST分析中得到的一個主要好處是，我們在附近的宇宙中發現了更多的超新星，這是因為我們覆蓋了太多的天空區域，”布勞特說。“如果你仔細想想，附近的宇宙是這樣的宇宙，由於光速的原因，我們現在看到的星係更接近於它們今天的樣子。如果你看著遙遠的宇宙，你看到的是年輕得多的宇宙。”
他解釋說，這很重要，因為暗能量的影響被認為是最近宇宙中最強的。為什麽？這就是奇怪的地方。
“暗能量，我們認為，是空間本身的一種屬性，”布勞特說。“這就是宇宙常數所體現的東西，就像真空空間的能量。”
因此，如果暗能量是真空的一種屬性，那就意味著今天宇宙中的暗能量比過去多。這是因為宇宙正在膨脹，從而創造了更多的“空間”。
“我們認為它不會隨著宇宙的膨脹而稀釋，”布勞特說，“所以這意味著，相對於宇宙中的物質和宇宙中的暗物質的數量，你得到的暗能量越來越多。”
此時，像我一樣，你可能會想:對不起，什麽？我以為宇宙是包容的？新的暗能量來自哪裏？它不可能憑空出現的，對吧？
“這是一個價值百萬美元的問題，”布勞特說。“難道它隻是空間的一種屬性嗎？這是宇宙的基本屬性嗎？隨著空間本身的膨脹，你會自然而然地獲得更多的暗能量？”
為了弄清真相，我們很快就會有一台價值數百萬美元的相機在等著我們。
2025年的金色天文台
在布勞特開始計算LSST第一縷曙光到來的日子之前，還有四個主要步驟。首先，魯賓團隊必須準備好一些關鍵鏡像。然後，工作人員必須得到西蒙尼望遠鏡所需的玻璃——據報道，西蒙尼望遠鏡在飛行測試中甚至沒有合適的玻璃組件——然後安裝調試相機。最後，目前正在西海岸組裝的約2億美元的LSST相機將贏得一席之地。

LSST相機和SLAC相機團隊於2024年1月16日在LSST潔淨室拍攝。（圖片來源:uux.cn/Jacqueline Ramseyer Orrell/SLAC國家加速器實驗室）
“你還是得把它從加州帶到峰會。這是一種非常精密的儀器。它的特別之處在於它是一台價值2億美元的相機——無可替代，”克拉本丹告訴Space.com。
“這是一個巨大的相機，”他說。“對於焦平麵來說是3.2千兆像素。“
就上下文而言，1千兆像素等於10億像素；一台標準的DSLR相機可以拍攝數百萬像素的畫麵。要真正理解這一點，想想100萬秒是如何變成12天的；十億秒是31年。那麽…想象一下相機掃描整個可觀測的南方天空的分辨率。
這就是為什麽這座由美國國家科學基金會（National Science Foundation）和能源部（Department of Energy）分別出資約5億美元和1億美元建造的天文台備受期待的原因。能源部對布勞特的暗能量研究特別感興趣。
如此備受期待。

(责任编辑：曆史)