宇宙中存在一種新的宇宙張力，導致宇宙變得比以往認識宇宙更稀薄

宇宙開始顯得有些奇怪。幾年來，宇宙學家一直對宇宙膨脹速度的差異感到困擾。他們知道它應該以早期宇宙的古老光為基礎，但顯然現代宇宙已經加快了速度——科學家可能忽略了宇宙的基本成分之一，或者這些成分是如何攪拌在一起的。

現在，可能正在形成所謂的宇宙學標準模型中的第二個裂縫。7月下旬，科學家宣布現代宇宙看起來也異常稀薄。星系、氣體雲和其他物質並沒有像它們應該的那樣聚集在一起。一些較早的研究提供了類似的提示，但是這種對七年數據的新分析代表了迄今最清晰的獨立異常跡象。

加拿大滑鐵盧大學的宇宙學家麥可·哈德森說：「如果我們要召開會議，那麼所有的咖啡式討論都將與這些結果有關。」

像大多數對當今宇宙大規模結構的測量一樣，這項研究充滿了技術難題。儘管不太可能，但結果有可能是偶然的。然而，一些研究人員想知道，越來越時髦的測量趨勢是否可能預示著新宇宙劑的發現。

「我們已經有了暗物質和暗能量。」 哈德森說，「我希望我們不需要其他黑暗的東西。」

另一組警報

研究現代宇宙的困難之處在於它幾乎是不可見的。天文學家在星系聚集成發光星團的地方瞥見了全局。但是他們仍然基本上無法感知將這些節點編織成巨大宇宙網的暗淡的氣體。更糟糕的是，大多數人認為，這些星系和氣體痕跡僅是堅固的無形「暗物質」框架上的裝飾性金屬絲，而暗物質構成了整個宇宙的大部分空間。

新的調查是迄今為止最精煉的技術，用於揭示看不見的技術。當來自遙遠星系的光進入地球時，它穿過暗物質的原纖維和暗淡的氣體雲。這些厚點在引力的作用下拉動光線，使它們的路徑彎曲。到遙遠星系的光線到達地面望遠鏡時，它已經微妙地扭曲了-也許被擠壓成一個誇張的橢圓形。然後，天文學家試圖通過在廣闊的天空中測量大量遙遠星系形狀的統計畸變來繪製看不見的暗物質的圖。

在這項新的研究中，千平方度巡天（KiDS）的成員在距離最遠100億光年的距離內觀測到約3100萬個星系。然後，他們使用這些觀測值來計算宇宙隱藏氣體和暗物質的平均分布。他們發現的團塊比已建立的被稱為拉姆達（Lambda）冷暗物質或ΛCDM的宇宙學模型的預測薄了近10％。

從統計上講，這種差異使得額外數據被淘汰的機率大約為1400分之一——遠低於該領域的嚴格標準（170萬分之一），但足以扭轉局面。愛丁堡大學宇宙學家，KiDS成員馬裡卡·阿斯加裡（Marika Asgari）說：「這種緊張局勢目前至少令人著迷。」

更重要的是，其他獨立的測量結果也證明了當代宇宙似乎太稀薄了。哈德森說：「這是另外一組警報。」

哈德森試圖通過觀察星系在宇宙流中的漂移來破譯隱藏的宇宙。如果物質在細霧中完美地分布，那麼宇宙的膨脹將以稱為哈勃流的漂移運動將所有物體平穩地分開。但是宇宙充滿了空洞和富含暗物質的超團。超級團的引力吸引了星系更近，而空隙讓它們自由飛翔。通過測量超新星的「奇特速度」（它們從哈勃流動中轉向多少），哈德森和他的合作者創建了自己的宇宙隱藏質量圖。

他的第一個暗示是宇宙不夠凝聚，出現在2015年，隨後的奇特速度圖也具有令人不安的平滑度。哈德森和他的合作者在7月份發表了研究成果，推斷出一種異常的結塊缺乏聚集現象，這種現象與KiDS發現的結塊一樣強。

此外，在過去八年中，至少有十幾次使用不同技術的調查都發現，現在的宇宙至少稍微薄了些。每個研究僅具有一定的意義，但一些宇宙學家越來越懷疑，所有的測量都低於理論預測，而不是均勻地分散在它周圍。

哈德森說：「當您開始在大量不同的數據集中看到相同的事物時，您會認為這確實在告訴您一些事情。」

矛盾異常

如果這是來自宇宙的消息，其含義仍不清楚。宇宙學的標準模型非常適合觀察，以至於理論家不能隨便添加新的內容。杜克大學研究宇宙膨脹率的宇宙學家丹尼爾·斯科爾尼奇（Daniel Scolnic）表示，對早期宇宙的最精確測量來自於普朗克（Planck）合作組織，該合作組織在2018年發布了最終結果。

但是普朗克關於宇宙膨脹率理論不是非常完美，多年來理論家一直在摸索著，尋找一種方法來解釋意想不到的快速膨脹。

他們現在尋求完成兩個矛盾的任務。為了解決宇宙膨脹的原始問題，他們需要一種現象，該現象會給宇宙帶來額外的衝擊。但是要解決新的異常現象，他們必須減弱使宇宙團塊化的引力影響。RWTH亞琛大學理論宇宙學家，普朗克合作成員之一朱利安·萊斯古格斯（Julien Lesgourgues）說，當把這兩個問題放在一起時，「為這兩者找到一個解釋就成了噩夢。」

例如，為了解釋迅速膨脹，一些理論家曾嘗試在早期宇宙中增加「暗輻射」。但是他們必須平衡這種額外的輻射和額外的物質，這將使宇宙變厚。因此，為了結束我們所看到的宇宙，他們必須發明各種黑暗成分之間的額外相互作用，以獲得所需的薄度。

另一種可能性是，將宇宙凝聚在一起的暗物質轉化為暗能量，從而將其驅散。或者，也許地球坐落在一個巨大的空隙中，扭曲我們的觀察；或者這兩個異常可能無關。&34;哈德森說，"但如果我是一個理論家，我現在會很興奮。

一種或兩種張力仍然可以通過更多數據消除。KiDS是目前正在進行的三項弱引力透鏡調查之一，其次是智利的國際暗能量調查和日本的Subaru望遠鏡的Hyper Suprime-Cam。每個人掃描天空的不同區域，達到不同的深度。國際暗能量調查最新活動的結果將在未來幾個月內發布，該結果覆蓋的天空面積是KiDS的五倍。「每個人都在等待它，」 斯科爾尼奇說，「這是宇宙學的下一件大事。」

杜克大學（Duke University）的麥可·特羅塞爾（Michael Troxel）為「暗能量調查」（Dark Energy Survey）做弱引力透鏡工作，他對KiDS團隊將這項技術推向更高的精確度並覆蓋了空前的天空表示讚賞。但他還強調，技術挑戰之多使得很難深入了解一種度量。在數十億光年的距離內，星系僅表現為像素，使它們的形狀分析變得複雜。研究人員還需要知道每個星系有多遠，他們對伴隨這些距離的不確定性的處理可能會軟化或誇大張力。