北京时间9月15日消息，据外媒报道，目前，宇宙已经变得有点奇怪。近年来，宇宙学家一直被宇宙膨胀速度的差异所困扰。根据早期宇宙释放的古代光，他们可以分析宇宙的膨胀速度，但显然现代宇宙的膨胀速度太快了。科学家对此提出了一条重要线索，说人们忽略了宇宙的基本组成部分或者这些基本组成部分是如何混合在一起的。
目前，科学家们提出了第二条重要线索，——，“宇宙可能形成的标准模型。”今年7月底，科学家宣布现代宇宙看起来出乎意料的稀薄，星系、气体等物质并没有像预期的那样聚集在一起。先前的一项研究也给出了类似的提示，但科学家基于7年观察数据的最新分析是迄今为止最清楚地指向异常现象的独立证据。
加拿大滑铁卢大学的宇宙学家迈克尔哈德森说：“如果现在把天体物理学家召集在一起，所有的讨论都将集中在上述结果上。”像今天大多数测量宇宙大尺度结构的方法一样，这项研究充满了技术挑战和各种困难，也有可能最终结果是偶然的。然而，一些研究人员想知道更奇怪的测量方法是否能预测新宇宙介质的发现。
哈德森说：“我们发现宇宙中存在暗物质和暗能量。我不想介绍任何其他‘黑暗的东西’。”
又一套警铃
研究宇宙结构的主要困难是宇宙是不可见的。天文学家可以在星系聚集成闪耀星团的区域观察到宇宙的大结构，但仍然无法探测到暗淡的气体束，这些气体束以节点的形式编织成一个巨大的宇宙网络。更糟糕的是，大多数人认为星系和气体轨迹只是构成宇宙中大多数看不见的“暗物质”的固体框架上的装饰线。
这项最新的调查是迄今为止揭示宇宙中无形事物的最完美的技术实现。当来自遥远星系的光到达地球时，它穿过暗物质纤维和暗淡的气体云。密度较大的区域会通过重力拉动星系光，扭曲光路。当来自遥远星系的光到达地球的陆基望远镜时，它经历了微妙的扭曲，可能被挤压成一个夸张的椭圆形结构。然后，天文学家试图通过测量分布在浩瀚宇宙中的大量遥远星系的形状扭曲来画出看不见的暗物质。
在这项最新的研究中，“KiDS”是一项天文广域测量活动，观测距离地球100亿光年的3100万个星系，然后天文学家利用这些观测数据计算出宇宙中隐藏气体和暗物质的平均分布。结果表明，宇宙中的气体和暗物质比以前建立的3354冷暗物质模型(CDM)薄10%。
从统计学的角度来看，这种差异是如此之大，以至于采样不均匀导致的结果误差概率约为1400，远高于该领域的严格标准(误差概率为170万)。英国爱丁堡大学的宇宙学家玛丽卡阿斯加里(Marika Asgari)说，这种紧张的差异数据很有趣，或者会引起人们的好奇心。更重要的是，其他独立的测量也支持今天宇宙似乎更薄的发现。
哈德森说：“这又是一套警铃！”他试图通过观察星系如何在宇宙中漂浮来解释隐藏在宇宙中的神秘物质。如果这些神秘物质在宇宙中完美分布，那么宇宙的膨胀过程就会以一种叫做“哈勃流”的漂移运动运动，在平移中把所有的宇宙物质分开。然而，宇宙充满了缺口和富含暗物质的超星系团。超星系团的引力将星系拉近，而宇宙中的空隙则让星系“自由漂移”。哈德逊和他的同事通过测量超新星偏离哈勃流的“特殊速度”——的速度等级，绘制了宇宙的隐藏质量。
2015年，赫德森首次提出宇宙没有聚集足够多的物质，随后的运动速度图描绘了同样令人费解的物质平滑运动。他和他的同事们在今年7月发表了一份研究报告，推断存在一种缺乏宇宙物质凝聚的现象，这与KiDS发现的结果几乎相似。——宇宙中的气体和暗物质比之前宇宙模型中的要稀薄10%。
此外，在过去的八年里，科学家们使用不同的技术进行了至少12次研究，结果表明今天的宇宙有点薄。每一项研究本身都是没有意义的，但一些宇宙学家越来越怀疑，所有的测量结果都低于理论预测，而不是宇宙物质的均匀分布。
哈德森说：“当你开始在很多不同的数据集中找到共同的特征时，我想这就足以说明一些事情了！”
矛盾异常
如果今天的宇宙开始变薄，科学家们仍然不知道它的具体含义。宇宙的标准模型与观测结果非常吻合，理论家不能随意添加新的数据。对早期宇宙最精确的测量来自普朗克的合作项目，该项目于2018年公布了最终结果。美国杜克大学研究宇宙膨胀率的宇宙学家丹尼尔斯科尼克(Daniel Scolnic)说，如果不突破普朗克的测量结果，我们很难提出研究结果。
他们现在正试图完成两项矛盾的任务。为了解决宇宙膨胀的原始问题，他们需要一种能给宇宙额外推力的现象，但要解决这种新的反常现象，他们必须削弱使宇宙凝聚的引力影响。当这两个问题放在一起时，普朗克合作小组成员、德国亚琛工业大学理论宇宙学家朱利安莱斯古尔格斯(Julien Lesgourgues)说：“这两个问题真的很难合理解释，就像一场噩梦！”
比如，为了解释宇宙的膨胀速度，有些理论家试图把“暗辐射”理论加入到早期宇宙中，但他们必须平衡额外的宇宙辐射和额外的宇宙物质，这会使宇宙变得更厚。因此，对于今天观测到的宇宙，需要在各种黑暗成分之间产生额外的相互作用，使宇宙变薄。
另一种可能是将聚集在宇宙中的暗物质转化为暗能量，从而促进宇宙物质的分离；也有可能是地球处于巨大的宇宙间隙，导致我们的观测结果失真。或者这两种异常可能互不相干。哈德逊说：“我还没有观察到任何令人信服的东西，但如果我是理论家，我现在会非常兴奋！”
随着观测数据的增多，会推翻一两种解释。千度测量(KiDS)是目前正在进行的三项弱引力透镜测量之一，另外两项是在智利进行的国际暗能量测量和基于夏威夷斯巴鲁望远镜的日本“超级超级凸轮”(Hyper Supreme-Cam)测量项目。每次勘测可以扫描宇宙的不同区域和深度。暗能量调查的最新结果将在未来几个月公布。这次调查覆盖的宇宙是千度调查的五倍。大家都很期待，这将是宇宙学的下一个重大发现！
美国杜克大学的迈克尔特罗塞尔从事暗能量研究中的弱引力透镜工作。他称赞KiDS研究团队将这项技术推向了一个新的精确水平，并覆盖了前所未有的空间。但他也强调，堆积如山的技术挑战使得我们很难深入理解一种测量方法。在数十亿光年的距离上，星系看起来像像素，这使得对它们形状的分析非常复杂。研究人员还需要知道每个星系离我们有多远，距离带来的不确定性可能会削弱或夸大这种张力。
