研究人员利用暗能量光谱仪（DESI）研究了近600万个星系在宇宙历史长达110亿年的时间跨度内的分布情况。他们的发现与爱因斯坦广义相对论的预测一致。
引力在塑造宇宙方面发挥了关键作用。它使宇宙早期阶段物质的微小变动演变成今天可观察到的广阔星系网络。最近一项利用暗能量光谱仪（DESI）数据的研究，细致地追踪了这一宇宙结构的发展，标志着迄今为止对宇宙远距离引力的最准确评估。
DESI是一个全球合作项目，涉及来自70多个机构的900多位科学家，由能源部的劳伦斯巴克利国家实验室（Berkeley Lab）负责监督。在这项最新研究中，DESI科学家确认引力遵循爱因斯坦的广义相对论。这一发现支持了我们对宇宙的当前理解，也限制了为解释意外现象（例如，通常归因于暗能量的宇宙加速膨胀）而提出的修正引力的替代理论。
“广义相对论在太阳系的范围内经过了充分的检验；然而，我们需要确保这一原理在更大尺度上仍然成立，”共同领导这项新分析的法国国家科学研究中心（CNRS）核与高能物理实验室（LPNHE）宇宙学家保琳·扎鲁克表示。“通过研究星系随着时间的演变，我们可以直接审查我们的理论，到目前为止，我们的发现与广义相对论在宇宙尺度上的预测一致。”
这项研究还对中微子的质量设定了新的上限，中微子是唯一质量尚不确定的基本粒子。之前的实验提示三种中微子的质量总和必须至少为0.059 eV/c2（作为参考，一个电子的质量大约为511,000 eV/c2）。DESI的结果表明，三种中微子的总质量必须低于0.071 eV/c2，这为中微子的质量留下了有限的范围。
今天，DESI合作发布了几篇上传至arXiv在线库的研究论文。复杂的分析考察了近600万个星系和类星体，允许研究人员回溯至110亿年前。在仅仅一年的数据中，DESI实现了结构增长的最准确整体测量，超越了持续数十年的前期尝试。
今天发布的结果扩展了DESI第一年数据的分析，该数据在4月揭示了迄今为止最大的三维宇宙地图，并暗示暗能量可能随着时间的演变而变化。初步发现集中在一个称为重子声学振荡（BAO）的星系聚集特征。新发布的分析被称为“全形状分析”，拓宽了调查范围，从数据中提取更多见解，评估星系和物质在空间不同尺度上的分布。该研究涉及几个月的进一步工作和验证，利用一种技术在研究结束前将结果藏匿于科学家之外，以最小化任何无意识偏见。
“我们的BAO结果和全形状分析都是杰出的，”密歇根大学教授、DESI团队的共同领导者德拉甘·胡特雷尔表示。“这标志着DEI首次探讨宇宙结构的增长。我们揭示了一个非凡的能力来检查修正引力并收紧对暗能量模型的限制。这仅仅是开始。”
DESI是一个先进的工具，可以同时捕捉5000个星系的光线。它是在能源部科学办公室的资助下建造和运营的。DESI位于基特峰国家天文台的尼古拉斯·尤·梅尔4米望远镜上（属于NSF NOIRLab）。该项目目前正处于为期五年的天空调查的第四年，旨在在项目结束时收集大约4000万个星系和类星体。
该合作目前正在分析前三年收集的数据，并计划在2025年春季发布关于暗能量和宇宙膨胀历史的更新发现。今天发布的扩展结果与之前对不断演变的暗能量的倾向一致，增加了对即将到来的分析的期待。
“暗物质大约占宇宙的四分之一，而暗能量则占另外70％，但我们对它们的理解仍然很少，”参与新分析建模过程的伯克利实验室和加州大学伯克利分校博士生马克·毛斯表示。“捕捉宇宙图像并解决这些重大基本问题的前景确实令人震惊。”
DESI的支持来自能源部科学办公室和国家能源研究科学计算中心，这是一家由能源部科学办公室运营的设施。额外的支持来自美国国家科学基金会、英国的科学与技术设施委员会、戈登和贝蒂·摩尔基金会、海辛-西蒙斯基金会、法国替代能源和原子能委员会（CEA）、墨西哥人文学科、科学与技术国家委员会、西班牙科学与创新部，以及其他DESI成员机构。
DESI合作很荣幸被允许在I’oligam Du’ag（基特峰）进行科学研究，这是一个对托霍诺·奥多汉民族具有重要文化意义的地点。
