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[科學新知] 宇宙膨脹速度對不上，可能是暗物質和暗能量「互動」造成 [複製連結]

awcc

天使長(十級)

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電梯直達

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發表於 2026-4-8 21:30:11 |只看該作者 |倒序瀏覽 | 被感謝次數

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最近新提出的理論數學框架同時研究宇宙學的兩大難題，並挑戰現代宇宙論模型的基礎認知。

一直到最近，我們對宇宙學的理解都是以ΛCDM模型為基礎，ΛCDM模型由三個關鍵組成，第一個是宇宙常數，為與暗能量有關的固定值，可能是驅動宇宙加速膨脹的主因；第二個是冷暗物質，儘管從未直接觀測到，但約占宇宙所有物質85%；第三個是普通物質，可天文觀測來偵測。儘管ΛCDM模型預測經過數十年驗證屹立不搖，但近來卻面臨越來越大壓力。近期暗能量光譜儀（DESI）最新釋出觀測資料的分析，似乎動搖了ΛCDM模型預測暗能量本質。

除了這項新挑戰，還有一個與哈伯定律相關的長期問題。目前宇宙膨脹速度測量結果有不小差異，如基於宇宙微波背景輻射（CMB）的估計與距離階梯法的測量結果明顯矛盾，這項早期宇宙與鄰近宇宙測量的差異稱之為哈伯張力，過去認為是觀測誤差，但即使觀測方法改進了，差異仍在。

最新研究，團隊提出兩個難題有可能互相關聯。為了確定這些問題是否可用ΛCDM以外的宇宙學模型解決，或需要基礎物理學的全新理解，團隊都認為必須在統一框架內研究。為了建構框架，團隊考慮不同宇宙膨脹探測手段對不同宇宙歷史時期的敏感度。如雖然宇宙微波背景輻射（CMB）測量非常適合探測高紅移宇宙，但Ia型超新星和重子聲波振盪（BAO）等探測手段更適合研究較晚形成的近鄰星系。

團隊接著比較五種暗能量模型預測結果，包括標準ΛCDM模型。分析揭示四個關鍵結果。
首先，哈伯張力在五種模型仍是個挑戰，代表問題的根源可能是我們對基礎物理學的核心理解，或尚未解決的系統性誤差。
其次，無論使用何種資料庫組合，沒有任何模型統計比標準ΛCDM模型更有優勢，顯示儘管目前觀測數據非常精確，但不足以明確區分相互競爭的暗能量理論。
第三，框架發現了令人信服的證據，顯示暗能量性質宇宙早期以來一直在演化。
最後，團隊初步發現暗物質和暗能量會相互作用的跡象：此發現將挑戰我們目前對基礎物理學的理解。

▲ 暗能量狀態函數隨紅移演化。
五種模型在四種不同的資料組合下限制狀態函數，ξ指數模型為暗能量與物質相互作用的模型。
明顯的演化趨勢：高紅移CMB資料傾向於Phantom（w<-1），低紅移BAO和超新星資料傾向Quintessence（w>-1）。
（Source：論文，下同）

▲ 基於ξ指數模型對交互作用暗能量的限制。
左為w-ξ平面68%和95%信賴區間限制，黑色實線和虛線分別標示非交互作用和ΛCDM模型的極限。
右為交互作用強度ξ+3wX的機率分佈。負值表示能量從暗能量轉移到物質。
完整資料集（CMB＋重力透鏡＋BAO＋Ia型超新星）在68%信賴區間傾向負耦合。

這些結論明確挑戰ΛCDM模型，也指明兩個研究方向：一是建構檢驗暗能量的新框架，二是集中尋找暗物質與暗能量的相互作用為何。然而，宇宙學家能全面研究前，需要新巡天計畫、更複雜的理論框架及嚴謹方法應付不確定性與系統性誤差，如果這些條件都能滿足，將使人們對宇宙學新的和未解謎團的滿意解答更進一步。

★New framework suggests dark energy could be evolving—and may be linked to the Hubble tension

（本文由台北天文館授權轉載；首圖來源：Pixabay）

資料來源 : technews
https://technews.tw/2026/04/04/n ... the-hubble-tension/

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funnytey

智天使(八級)

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發表於 2026-4-16 22:52:13 |只看該作者

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