1998 年，天体物理学家发现宇宙正在加速膨胀，这归因于一种称为暗能量的神秘实体，它约占宇宙的 70%。虽然早期的测量预示着这一发现，但这一发现多少有些令人惊讶。当时，天体物理学家一致认为，由于引力，宇宙的膨胀应该会减慢。

天体物理学家通过观察特定类型的爆炸恒星(称为 Ia 型(读作“1-A 型”)超新星)实现了这一革命性发现，并于 2011 年荣获诺贝尔物理学奖。

现在，在最初发现 25 年后，从事暗能量调查的科学家们发布了使用相同技术进行前所未有的分析结果，以进一步探索暗能量和宇宙膨胀的奥秘。他们对 DES 超新星巡天所获得的宇宙膨胀施加了最严格的限制。

在 1 月 8 日美国天文学会第 243次会议上的演讲以及 1 月份提交给《天体物理学杂志》的一篇论文中，题为“暗能量巡天：使用暗能量调查得出约 1500 个新的高红移 Ia 型超新星的宇宙学结果完整的 5 年数据集，”DES 天体物理学家报告的结果与现在加速膨胀的标准宇宙学模型一致。然而，这些发现还不足以排除可能更复杂的模型。

采用独特的分析方法

暗能量巡天是一项国际合作项目，由美国费米国家加速器实验室成员领导的超过 25 个机构的 400 多名天体物理学家、天文学家和宇宙学家组成。DES 使用暗能量相机绘制了几乎整个天空八分之一的区域，暗能量相机是由费米实验室制造并由美国科学办公室资助的 570 兆像素数码相机。它安装在美国国家科学基金会托洛洛山美洲天文台的维克多·M·布兰科望远镜上，该天文台是 NSF NOIRLab 2012 年的一个项目。DES 科学家在六年中收集了 758 个夜晚的数据。

为了了解暗能量的本质并测量宇宙的膨胀率，DES 科学家使用四种不同的技术进行分析，其中包括 1998 年使用的超新星技术。

这项技术需要来自 Ia 型超新星的数据，这种超新星是在一颗极其致密的死亡恒星(称为白矮星)达到临界质量并爆炸时发生的。由于所有白矮星的临界质量几乎相同，因此所有 Ia 型超新星的实际亮度大致相同，并且任何剩余的变化都可以校准。因此，当天体物理学家比较从地球上看到的两颗 Ia 型超新星的视亮度时，他们可以确定它们与我们的相对距离。

天体物理学家通过跨越广泛距离的大量超新星样本来追溯宇宙膨胀的历史。对于每颗超新星，他们将其距离与其红移测量结合起来——由于宇宙的膨胀，它远离地球的速度有多快。他们可以利用该历史来确定暗能量密度是否保持恒定或随时间变化。

“随着宇宙的膨胀，物质密度会下降，”费米实验室和芝加哥大学科学家、DES 主任兼发言人 Rich Kron 说道。“但如果暗能量密度是一个常数，那就意味着暗能量的总比例必定随着体积的增加而增加。”

十年努力的结晶

标准宇宙学模型是 ΛCDM，或 Lambda 冷暗物质，或 Lambda 冷暗物质，该模型基于暗能量密度在宇宙时间内保持恒定。它仅使用一些特征(例如物质密度、物质类型和暗能量行为)告诉我们宇宙是如何演化的。超新星方法很好地限制了其中两个特征：物质密度和一个称为w的量，它指示暗能量密度是否恒定。

根据标准宇宙学模型，宇宙中暗能量的密度是恒定的，这意味着它不会随着宇宙的膨胀而稀释。如果这是真的，则字母w表示的参数应等于 –1。

当 DES 合作在内部公布他们的超新星研究结果时，这是十年努力的顶峰，也是许多参与其中的天体物理学家的激动人心的时刻。“我在发抖，”澳大利亚昆士兰大学教授、DES 超新星工作组联合召集人塔玛拉·戴维斯 (Tamara Davis) 说。“这绝对是一个激动人心的时刻。”

结果发现，单独使用超新星时， w = –0.80 +/- 0.18。结合欧洲航天局普朗克望远镜的补充数据，w在误差线内达到 –1。

“令人着迷的是， w并不完全在 –1 上，但足够接近，与 –1 一致，”戴维斯说。“可能需要一个更复杂的模型。暗能量确实可能会随着时间而变化。”