北京
你大概听过暗能量这个词，但未必说得清它到底是什么。简单讲，它是让宇宙膨胀不断加速的那股神秘力量。麻烦在于，科学家知道它存在，却几乎不知道它是什么。最近，一支加拿大团队找到了一条新线索，而线索的载体，是宇宙里最普通的元素——氢。
一张图看懂：氢怎么变成"宇宙探针"
先给结论：CHIME（加拿大氢强度测绘实验）项目的研究人员确认，这台仪器可以独立探测到宇宙遥远过去的氢所发出的微弱射电辉光。这不仅是研究暗能量更快、更省钱的一条路，对CHIME本身也是一个重要节点——这台仪器当初就是为研究暗能量及其广泛影响而设计的。
把这件事拆开看，逻辑其实不复杂：
- 氢是宇宙中最常见的元素，也是恒星形成的原材料；
- 它发出的微弱射电辐射，像一枚"宇宙示踪剂"，能揭示物质在空间中如何分布；
- 测出氢的分布和聚集方式，就能反过来检验我们对星系形成与演化的理解；
- 而暗能量的行为，正藏在这些大尺度结构的演化里。
CHIME项目首席研究员、不列颠哥伦比亚大学的Mark Halpern在声明中说："这是一种探测宇宙的全新技术，由一台加拿大人构想并建造的仪器实现。这是全球宇宙学计划中大胆的新一步，也是一个加拿大成功故事。"
团队成员、多伦多大学的Arnab Chakraborty则解释了为什么选氢："氢是宇宙中最常见的元素，也是恒星形成的原材料。它微弱的射电辐射就像一枚宇宙示踪剂，揭示物质如何在空间中分布。"
为什么暗能量让科学家这么头疼
暗能量的棘手之处，在于它的"出场时机"太奇怪了。
宇宙诞生于大爆炸，随之而来的膨胀本该逐渐慢下来。可暗能量偏偏是在这轮膨胀已经停止之后，才开始对空间结构起作用。这就好比你在公园里推孩子荡秋千，看着秋千慢慢停下，然后没人推，秋千自己又荡了起来——而且越荡越快。
科学家就像一群非常焦虑的家长：这股幽灵般的推力从哪来？接下来会怎么发展？
如果这股推力持续增强，结局可能不太妙。一种设想是宇宙走向"冷死亡"；另一种更剧烈的设想叫"大撕裂"，空间本身被撕碎。反过来，如果暗能量减弱、让引力重新占据主导，宇宙可能反向坍缩，回到一个奇点——也就是"大挤压"，回到时间开始时的状态。
而眼下，暗能量已经是宇宙中的主导成分，占宇宙物质-能量总预算的68%。占了大头却几乎一无所知，难怪科学家急着想弄明白它。
从"借别人的数据"到"自己单干"
这次进展的关键，是CHIME能力的升级。
此前，CHIME也能绘制早期宇宙中氢的分布，但有个前提：必须把自身观测与其他望远镜的星系巡天数据进行交叉关联。这种操作耗资数百万美元，而且只能聚焦于宇宙中足够稠密、能够形成恒星的区域。
现在不一样了。CHIME已经证明，它可以完全靠自己绘制氢的射电辉光。
而且团队已经动手了，用的还只是现有CHIME数据中极小的一部分。他们使用2019年的94个夜晚的观测数据，探测到了宇宙年龄仅为50亿年时的一个氢信号。
团队成员、亚利桑那州立大学的Shabbir Shaikh说："我们的数据表明，当时宇宙中大约2%的氢以中性原子形式存在，这与其他测量结果大体一致。通过测量氢如何分布和聚集，CHIME为我们提供了一种检验星系形成与演化理解的新方式。"
CHIME如今已经积累了七年的数据。团队希望利用这些数据，把氢分布的探测一路推进到大爆炸后30亿年。
这项研究发表在《天体物理学杂志》的两篇论文中。
还能想想什么
暗能量的本质仍是宇宙学最大的悬案之一，这次进展并没有给出答案，它给的是一把新工具。用最常见的元素，去追最神秘的力量——这件事本身，就挺有意思。
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