科普：暗能量

20世纪最重要和最令人惊讶的科学发现之一是，空间的膨胀并没有减慢，而是加速了——这与我们所预期的宇宙中所有物质的万有引力所做的相反。这种加速膨胀的驱动力被称为“暗能量”，但研究人员对这种现象还有很多不了解的地方。我们现在知道暗能量占宇宙能量密度的大部分（约70%），但它的存在对我们对宇宙中起作用的基本力量的基本理解构成了重大挑战。另一方面，将暗能量纳入流行的宇宙学理论已经取得了巨大的成功。例如，在早期的宇宙学模型中，宇宙似乎比它最古老的恒星年轻。当暗能量被包含在模型中时，这个问题就解决了。

为了解开现代观测宇宙学的复杂性，国际天文学家、天体物理学家、宇宙学家、实验和理论粒子物理学家——其中许多来自KIPAC——共同努力设计越来越精确的仪器，对空间膨胀的历史进行详细的测量。这些探测器收集的数据可以用来设计和测试宇宙不断膨胀背后机制的理论解释。

暗能量是宇宙的主要组成部分，但目前还没有令人信服的解释来说明它的存在或分布。然而，KIPAC的科学家们，以及天体物理学和宇宙学界的许多其他人，正在开发一套技术和观测工具，这将极大地增强我们对这一神秘现象的理解。

这些技术是基于宇宙中几种不同的可观测现象，包括：星系在非常大尺度上的分布；通过X射线、引力透镜和宇宙微波背景辐射的扭曲探测到的星系团的密度和分布；Ia型超新星的视光度，可以用来测量太空中遥远的距离；以及背景星系图像的扭曲，这是由于光线在穿过暗物质时发生的弯曲。通过将这些技术应用于现有的数据集，并在宇宙模拟的基础上进行计算研究，研究人员对暗能量有了更深入的了解。

KIPAC的科学家们正在积极参与三个高灵敏度的地面光学望远镜项目，这些项目将能够比以前的仪器更仔细地探测暗能量的本质。第一个是暗能量调查（DES）。这项合作在塞罗·托洛洛美洲天文台的布兰科4米望远镜上安装了一个5.7亿像素的相机，并从2013年到2018年进行了为期五年的调查。KIPAC的科学家们目前正在利用这些数据对我们的宇宙模型进行迄今为止最敏感的测试。第二个是暗能量光谱仪器，它将对3500万个物体进行调查，以绘制宇宙的三维地图。第三个是维拉鲁宾天文台，它正在建造一个320亿像素的LSST相机，安装在一个新的望远镜上，这个望远镜将安装在同样位于智利的Cerro Pachón的El Peñón峰上。相机的建造目前正在SLAC完成，数据采集将在未来几年内开始。