宇宙里最多的氢，有望揭开暗能量的秘密

IT之家 10 月 14 日消息，作为宇宙中丰度最高的元素，氢能为科学家提供一种独特的研究途径：揭示暗能量的本质。暗能量是导致宇宙加速膨胀的神秘力量。

这项探索暗能量的新方法，源于研究人员证实CHIME（加拿大氢强度测绘实验）项目能够捕捉到来自遥远早期宇宙的微弱氢射电信号。

该方法不仅提升了暗能量探测的速度并显著降低了成本，也是CHIME项目的一个关键里程碑。该设备自设计之初，便将研究暗能量及其广泛影响定为目标。

不列颠哥伦比亚大学、CHIME首席研究员马克・哈尔彭（Mark Halpern）在一份声明中指出：“这是一种全新的宇宙探测手段，仪器由加拿大科研团队构思并建造。这是全球宇宙学研究计划里大胆的新一步，也是加拿大科研的一项成果。”

据IT之家了解，暗能量是促使宇宙加速膨胀的神秘力量。它之所以难以理解，是因为在大爆炸引发的膨胀减速之后，它才开始对时空本身产生作用。

可以这样类比：你推着小孩荡秋千，秋千逐渐停止，随后在没有外力的情况下，秋千又自行开始摆动，且速度越来越快。科学家就像担忧的家长，急切想知道这股莫名推力的来源及其未来走向。

就像如果持续施加推力，秋千上的孩子可能摔进灌木丛，甚至被甩飞；如果暗能量持续增强，宇宙可能走向冷寂的热寂结局，甚至发生“大撕裂”，整个空间被撕裂。反之，若暗能量减弱，引力重新占据主导，宇宙则会向内坍缩，发生“大挤压”，最终被压缩回时间起点那样的奇点。

暗能量如今是宇宙的主导组分，占宇宙质能总量的68%。不难理解，科学家迫切想要搞清楚这股神秘力量究竟是什么。

多伦多大学的团队成员阿尔纳布・查克拉博蒂（Arnab Chakraborty）说：“氢是宇宙中最丰富的元素，也是恒星形成的原始原料。氢微弱的射电辐射就像宇宙示踪剂，可以揭示物质在空间中的分布方式。”

此前，CHIME虽然能够绘制早期宇宙氢分布，但必须将观测数据与其他望远镜的星系巡天数据做交叉关联。这类工作耗资数百万美元，并且只能观测恒星能够形成的高密度宇宙区域。如今CHIME证明，它可以独立测绘氢的射电辐射信号。

事实上，研究团队仅仅利用CHIME现有数据的一小部分，就已经迈出了第一步。他们采用2019年94个观测夜的数据，探测到宇宙年龄仅50亿年时期的氢信号。

亚利桑那州立大学团队成员沙比尔・谢赫（Shabbir Shaikh）表示：“我们的数据显示，在该时期，宇宙中大约2%的氢以中性原子形态存在，这和其他观测结果大体一致。通过测量氢的分布与聚集状态，CHIME为检验我们对星系形成与演化的认知，提供了一条新途径。”

CHIME现已积累了7年观测数据。团队计划利用这批数据，回溯到大爆炸之后30亿年的时期，探测当时氢的分布情况。

该团队的相关成果分为两篇论文，发表于《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）。