根據(jù)宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型，科學(xué)家預(yù)計(jì)隨著時(shí)間的推移，宇宙中的大尺度結(jié)構(gòu)會(huì)以一定的速度增長(zhǎng)，像星系團(tuán)等稠密區(qū)將變得更加密集，而空間里的巨洞將會(huì)變得更空。然而，一項(xiàng)新發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》上的研究卻發(fā)現(xiàn)，這種增長(zhǎng)的速度比預(yù)期的還要慢。

  大尺度結(jié)構(gòu)增長(zhǎng)比預(yù)期慢  

在宇宙中，星系的分布不是隨機(jī)的，而是傾向于聚集在一起，編織成一張巨大的宇宙網(wǎng)。這張宇宙網(wǎng)始于早期宇宙中很小的一個(gè)物質(zhì)團(tuán)，它在引力的相互作用下，從局部區(qū)域吸引并積累越來(lái)越多的物質(zhì)，隨著這個(gè)區(qū)域變得越來(lái)越稠密，逐漸成長(zhǎng)為一個(gè)一個(gè)的星系，最終成為星系團(tuán)和纖維。

宇宙不僅是由物質(zhì)構(gòu)成的，還包含一種被稱為暗能量的神秘成分。暗能量加速了宇宙在全局范圍內(nèi)的膨脹，它對(duì)大型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了與引力相反的影響。

可以說(shuō)，宇宙的演化在很大程度上就是由這兩股相互“抗?fàn)帯钡牧α客评刂频摹拖褚粋€(gè)放大器，它使物質(zhì)增長(zhǎng)為大尺度結(jié)構(gòu)；而暗能量就像一個(gè)衰減器，它抑制、減緩這種結(jié)構(gòu)的增長(zhǎng)。研究宇宙結(jié)構(gòu)是如何聚集和增長(zhǎng)的，有助于天文學(xué)家理解引力和暗能量的本質(zhì)。

根據(jù)目前最被廣泛接受的宇宙結(jié)構(gòu)和演化模型，即所謂的ΛCDM模型，隨著時(shí)間的推移，星系的宇宙網(wǎng)會(huì)變得越來(lái)越稠密，而沒(méi)有物質(zhì)的宇宙巨洞會(huì)越大越空。

  不同探測(cè)器的數(shù)據(jù)  

然而，在這項(xiàng)最新的研究中，當(dāng)天文學(xué)家把把來(lái)自宇宙不同時(shí)期的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起時(shí)卻發(fā)現(xiàn)，這個(gè)結(jié)構(gòu)增長(zhǎng)的過(guò)程正在以意想不到的速度放緩。雖然宇宙網(wǎng)的密度的確變得越來(lái)越大，巨洞也越來(lái)越大、越來(lái)越空，但其變化速度并不像ΛCDM模型所預(yù)測(cè)的那樣快。

他們首先使用了來(lái)自宇宙微波背景（CMB）的數(shù)據(jù)。宇宙微波背景是由大爆炸后遺留的光形成的，這些光子為我們提供了早期宇宙的快照。當(dāng)它們抵達(dá)我們的望遠(yuǎn)鏡時(shí)，其路徑可能會(huì)被沿途的一些大尺度結(jié)構(gòu)扭曲。通過(guò)研究這些光子，研究人員可以推斷出我們和宇宙微波背景之間的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)如何分布的。

宇宙微波背景（CMB）是在宇宙大爆炸的38萬(wàn)年后形成的。CMB的傳播路徑會(huì)受到途中遇到的大質(zhì)量天體（比如星系或暗物質(zhì)團(tuán)）的影響。（圖/Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation）

研究人員還利用了星系形狀的弱引力透鏡現(xiàn)象的數(shù)據(jù)。在這種現(xiàn)象中，來(lái)自背景星系的光通過(guò)與前景的物質(zhì)和星系發(fā)生引力相互作用而產(chǎn)生畸變。通過(guò)分析這些畸變，就可以計(jì)算出相關(guān)物質(zhì)的分布。

與CMB的弱引力透鏡探測(cè)到的物質(zhì)分布相比，星系的弱引力透鏡通常探測(cè)到的是更晚期的、更接近現(xiàn)在時(shí)的物質(zhì)分布。為了能夠探測(cè)到盡可能接近現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)增長(zhǎng)情況，研究人員進(jìn)一步利用了近域宇宙中的星系的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)星系落入潛在宇宙結(jié)構(gòu)的引力阱時(shí)，它們的運(yùn)動(dòng)直接反映結(jié)構(gòu)的增長(zhǎng)。

結(jié)果顯示，當(dāng)觀測(cè)到的是越接近現(xiàn)在的情況時(shí)，大尺度結(jié)構(gòu)的增長(zhǎng)率的減緩就更加突出。所有的這些探測(cè)數(shù)據(jù)都顯示了同樣的事實(shí)：大尺度結(jié)構(gòu)的增長(zhǎng)受到了抑制。這意味著，要么是所有的這些探測(cè)器中都出現(xiàn)了系統(tǒng)誤差，要么就是宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型存在一些未知的新物理現(xiàn)象。

  未知的問(wèn)題  

這些發(fā)現(xiàn)或許也可以解釋在過(guò)去的宇宙觀測(cè)中所出現(xiàn)的其他爭(zhēng)議，比如宇宙學(xué)中的“S8爭(zhēng)議”。

S8這一參數(shù)反映了宇宙中物質(zhì)的密度，以及物質(zhì)聚集的程度。然而，過(guò)去兩種完全不同的方法卻給出了不一致的值。

這種減緩從何而來(lái)？宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型需做出修正嗎？這是目前科學(xué)家仍無(wú)法回答的問(wèn)題。要解釋這種情況可能需要引入新的場(chǎng)，這意味著新的粒子或新的相互作用。而這一切都還需要更多的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)幫助確認(rèn)。