摘要：新的研究表明，不需要暗能量来解释宇宙膨胀的加速——相反，太空中的巨大虚空正在创造一种错觉。科学家们说，暗能量是推动宇宙加速膨胀的神秘力量，实际上可能并不存在。他们的研究使现代宇宙学的基石之一受到质疑。在 2024 年 12 月 19 日发表在《皇家天文学会月刊

“Ia 型超新星在天文学中非常有价值，因为它们充当标准化的蜡烛，我们可以用它来测量宇宙中的很长的距离，”该研究的合著者、新西兰坎特伯雷大学的研究员 Zachary Lane 在一封电子邮件中告诉 Live Science。

通过将这些距离信息与超新星的红移（由于宇宙膨胀而将光拉伸到更红的波长）相结合，科学家们绘制了宇宙随时间的增长图。几十年前，研究人员使用这种方法来证明宇宙的膨胀正在加速，这一发现导致了暗能量的假设——一种神秘的、看不见的力量，被认为渗透到太空中并驱动这种加速。

Pantheon+ 数据集是有史以来最广泛、最精确的 Ia 型超新星集合。它跨越了地面和太空望远镜数十年的观测，包含了 1,500 颗超新星在时空中的数据。

“在这项研究时，Pantheon+ Ia 型超新星光谱数据集是最大、最原始的纯 Ia 型超新星集合，”Lane 说。

该数据集的精度和大小使其成为测试宇宙学模型的金矿。它对亮度和红移的详细记录为宇宙如何演化提供了无与伦比的见解，为标准宇宙学模型的替代理论提供了关键的试验场。

虽然暗能量的概念在很大程度上解释了在宇宙中观察到的加速度，但它一直带有神秘的气氛。暗能量从未被直接探测到，其起源也从未在理论上得到解释，这促使一些科学家探索其他解释。

这项新研究针对标准模型的一个关键假设：宇宙在大尺度上是均匀的和各向同性的，这意味着它在每个方向和每个有利位置看起来都是一样的。

这一假设支持了暗能量来解释宇宙膨胀的必要性。然而，莱恩和他的同事们测试了另一种称为 timescape 模型的想法，该模型表明，明显的加速度可能是宇宙结构的副产品，如空隙——星系团之间巨大、近乎空的空间区域。

“宇宙学的标准模型是建立在这样一个假设之上的，即宇宙在大尺度上是均匀的、没有特征的，宇宙结构不会对宇宙的演化产生重大影响，”莱恩说。“Timescape 放弃了这些假设，发现宇宙的明显加速度是宇宙结构之间反馈的结果。”

由于它们的物质和引力稀疏，空隙比宇宙中密度较大的部分（例如星系团）膨胀得更快。根据 timescape 模型，这些空隙在宇宙景观中的主导地位可以解释在不需要暗能量的情况下观察到的加速度。

该团队分析了 Pantheon+ 数据集，发现他们的结果与 timescape 模型非常吻合——在某些情况下甚至优于标准的宇宙学模型。

“在考虑每颗超新星时，包括银河系中离我们非常近的那些超新星，它们可能会受到局部结构的影响，我们发现非常倾向于使用 Timescape 模型，”Lane 说。当排除附近宇宙中的超新星以解释局部差异时，证据仍然支持，这与暗能量巡天 （DES） 的结果相呼应。

这些结果对暗能量的必要性构成了直接挑战。莱恩说：“使用最具历史意义的观测方法之一，不断为没有暗能量的宇宙学模型找到中等或更强的证据，这是一个令人兴奋的前景，可以为宇宙学的未来进行探索。

虽然这些发现令人信服，但 Lane 强调，需要进一步的研究来巩固 timescape 的案例。“虽然需要考虑其他因素才能在宇宙学界更加确立这一点，但事实证明这是一个有前途的初步测试，”他说。

来源：当代生命哲学家一点号