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在魯賓天文臺的量正剪影后面，發光的迫使膨脹銀河和數百顆星星橫貫天空。（圖片來源:uux.cn/布魯諾·金特）
（神秘的宇宙地球uux.cn）據美國太空網（莫妮莎·拉維塞蒂）：由于暗能量的存在，我們的座新展示宇宙像一個不可摧毀的氣球一樣向四面八方擴散，這種力量對人類來說是天文臺完全隱藏的。狄龍·布勞特是向們一名天體物理學家，他試圖弄清楚這一切。量正
布勞特希望揭示不可見宇宙和可見宇宙之間存在的迫使膨脹奇怪關聯，了解時空結構是宇宙如何流動的，或許最終揭示導致宇宙越來越快地向外膨脹的座新展示原因。
為此，天文臺他收集超新星。向們
然而，量正在挑選哪些超新星加入書架時，迫使膨脹布勞特并不是宇宙對它們都感興趣。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:
“它們并不完全相同，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，只有到那時你才能知道暗能量迫使空間膨脹的程度和速度。從那里逆向計算，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，由于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，由于這個原因，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并尋找答案。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，并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只能覆蓋30平方度的天空。布勞特說，這只是相對較小的一部分。進入:魯賓天文臺。
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
該天文臺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，魯賓天文臺正式走上軌道，將于今年晚些時候全部建成，LSST將于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于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，由于光速的原因，我們現在看到的星系更接近于它們今天的樣子。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。為什么？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，相對于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，什么？我以為宇宙是包容的？新的暗能量來自哪里？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。“難道它只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，我們很快就會有一臺價值數百萬美元的相機在等著我們。
2025年的金色天文臺
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。然后，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——然后安裝調試相機。最后，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相機團隊于2024年1月16日在LSST潔凈室拍攝。（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。它的特別之處在于它是一臺價值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。“對于焦平面來說是3.2千兆像素。“
就上下文而言，1千兆像素等于10億像素；一臺標準的DSLR相機可以拍攝數百萬像素的畫面。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。那么…想象一下相機掃描整個可觀測的南方天空的分辨率。
這就是為什么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臺備受期待的原因。能源部對布勞特的暗能量研究特別感興趣。
如此備受期待。