宇宙學家們發現了第二種暗能量的跡象–這種無處不在但又神秘莫測的物質正在推動當前的宇宙加速膨脹–可能已經存在於大爆炸后的頭30萬年。兩項獨立的研究上周都發布在arXiv預印本服務器上。在智利的阿塔卡馬宇宙學望遠鏡（ACT）於2013年至2016年期間收集的數據中檢測到了這種”早期暗能量”的初步痕迹。
如果這些發現得以證實，它們可能有助於解決圍繞早期宇宙數據的一個長期難題，這些數據似乎與今天測量的宇宙膨脹率不一致。但是這些數據是初步的，並沒有明確顯示這種形式的暗能量是否真的存在。
兩篇預印本的作者–一篇由ACT團隊發布，另一篇由一個獨立的小組發布–承認數據還不夠強大，不足以高度自信地檢測早期暗能量。但是他們說，來自ACT和另一個天文台，即南極洲的南極望遠鏡的進一步觀察，可能很快就會提供一個更嚴格的測試。”ACT團隊論文的共同作者、紐約市哥倫比亞大學的宇宙學家Colin Hill說：”如果這真的是真的–如果早期宇宙真的具有早期暗能量–那麼我們應該看到一個強烈的信號。
ACT和南極望遠鏡都是為了繪製宇宙微波背景（CMB），原始輻射有時被描述為大爆炸的餘輝。CMB是宇宙學家理解宇宙的支柱之一。通過繪製整個天空中CMB的微妙變化，研究人員已經為”宇宙學標準模型”找到了令人信服的證據。這個模型描述了一個包含三種主要成分的宇宙的演變：暗能量；同樣神秘的暗物質，它是形成星系的主要原因；以及普通物質，它只佔宇宙總質量和能量的不到5%。
目前最先進的CMB地圖是由歐洲航天局的普朗克任務提供的，該任務在2009年至2013年期間十分活躍。基於普朗克數據的計算預測：假設宇宙學的標準模型是正確的，那麼宇宙現在的膨脹速度應該是多少。但是在過去的十年左右，根據對超新星爆炸的觀測和其他技術，對這種膨脹進行了越來越精確的測量，發現其速度要快5-10%。
宇宙膨脹的速度有多快？宇宙學家們變得更加困惑了
理論家們對標準模型提出了大量的修改意見，可以解釋這種差異。兩年前，馬里蘭州巴爾的摩約翰-霍普金斯大學的宇宙學家Marc Kamionkowski和他的合作者為標準模型提出了一個額外的成分。他們的”早期暗能量”–這使他們和其他團隊幾年來一直在研究的一個想法更加精確–將是一種滲透到宇宙中的流體，然後在大爆炸的幾十萬年內乾涸。”Kamionkowski說：”這不是一個令人信服的論點，但它是我們唯一能夠成功的模型。
早期的暗能量不會強大到足以導致加速膨脹，就像’普通’暗能量目前正在做的那樣。但它會導致從大爆炸中出現的等離子體比其他情況下更快地冷卻下來。這將影響到如何解釋CMB數據–特別是當涉及到對宇宙年齡及其膨脹率的測量時，這些測量是基於聲波在冷卻成氣體之前能夠在等離子體中傳播多遠。普朗克和類似的觀測站利用這種轉變后留在天空中的特徵來進行這種計算。
這兩項最新研究發現，ACT的CMB偏振圖與包括早期暗能量的模型相比，更符合標準模型。Hill說，在早期暗能量模型和ACT數據的基礎上解釋CMB將意味着宇宙現在有124億年的歷史，比用標準模型計算的138億年年輕大約11%。相應地，目前的膨脹將比標準模型預測的快約5%–更接近天文學家今天的計算結果。
不一致的地方仍然存在
Hill表示，他之前對早期暗能量持懷疑態度，而他的團隊的發現讓他感到驚訝。法國蒙彼利埃大學的天體物理學家、基於ACT數據的第二項研究的合著者Vivian Poulin說，他的團隊的分析與ACT團隊的分析一致，這讓人感到欣慰。
但是ACT的數據似乎與普朗克團隊的計算結果不一致，而且，儘管ACT的偏振數據可能有利於早期暗能量，但不清楚它的另一組主要數據–CMB溫度圖是否顯示出這樣的傾向性。由於這些原因，使用南極望遠鏡交叉檢查結果將是至關重要的。
伊利諾伊州芝加哥大學的天文學家Wendy Freedman對宇宙膨脹的一些最精確的測量做出了貢獻，他說基於ACT的結果很有趣，儘管是初步的。她說，”追求不同的模型是很重要的”，並將它們與標準模型進行比較。