使用X射线望远镜的研究表明 暗能量在空间和时间上均匀分布

当埃德温·哈勃在1920年代观测遥远的星系时，他做出了宇宙正在膨胀的突破性发现。然而，直到1998年，观察Ia型超新星的科学家才进一步发现，宇宙不仅在膨胀，而且已经开始加速膨胀的阶段。“为了解释这种加速，我们需要一个来源，”LMU的天体物理学家Joseph Mohr说。“我们将这种来源称为'暗能量'，它提供了一种'反重力'来加速宇宙膨胀。

从科学上讲，暗能量和宇宙加速的存在令人惊讶，这表明我们目前对物理学的理解要么不完整，要么不正确。加速扩张的重要性在2011年得到强调，当时它的发现者获得了诺贝尔物理学奖。“与此同时，暗能量的性质已成为下一个诺贝尔奖获得者的问题，”莫尔说。

现在，来自国立成功大学的I-Non Chiu与LMU天体物理学家Matthias Klein，Sebastian Bocquet和Joe Mohr合作，发表了使用eROSITA X射线望远镜的暗能量的首次研究，该研究专注于星系团。这项工作发表在《皇家天文学会月刊》杂志上。

可能由暗能量引起的反重力将物体推离彼此，并抑制了由于引力的吸引力而形成的大型宇宙物体的形成。因此，暗能量会影响宇宙中最大物体形成的位置和方式，即总质量从1013到 1015太阳质量。“我们可以通过计算宇宙中形成的星系团的数量作为时间的函数，或者在观测世界中作为红移的函数来了解暗能量的本质，”克莱因解释说。

然而，星系团非常罕见且难以找到，需要使用世界上最灵敏的望远镜对大部分天空进行勘测。为此，由慕尼黑马克斯普朗克地外物理研究所(MPE)领导的eROSITA X射线太空望远镜于2019年启动，以进行全天空调查以搜索星系团。在eROSITA最终赤道深度调查(eFEDS)中，一个旨在验证随后的全天空调查性能的小型调查，发现了大约500个星系团。这是迄今为止最大的低质量星系团样本之一，跨越了过去10亿年的宇宙演化。

暗能量的能量密度在空间上似乎是均匀的，在时间上是恒定的

在他们的研究中，Chiu和他的同事在eFEDS数据之上使用了额外的数据集 - 来自Hyper Suprime-Cam Subaru战略计划的光学数据，该计划由日本和的天文学界以及普林斯顿大学领导。前LMU博士研究员I-Non Chiu和他的LMU同事使用这些数据来表征eDEFS中的星系团，并使用弱引力透镜过程测量它们的质量。这两个数据集的结合使得使用eROSITA探测到的星系团进行了第一次宇宙学研究。

他们的结果表明，通过数据和理论预测之间的比较，暗能量约占宇宙总能量密度的76%。此外，计算表明暗能量的能量密度在空间上似乎是均匀的，在时间上是恒定的。

“我们的结果也与其他独立方法非常吻合，例如以前的星系团研究以及使用弱引力透镜和宇宙微波背景的研究，”Bocquet说。“到目前为止，所有观测证据，包括eFEDS的最新结果，都表明暗能量可以用一个简单的常数来描述，通常被称为'宇宙学常数'。

“虽然目前暗能量限制的误差仍然比我们希望的要大，但这项研究采用了eFEDS的样本，毕竟占据的面积不到整个天空的1%，”莫尔说。因此，第一次分析为未来对全天空eROSITA样本以及其他星团样本的研究奠定了坚实的基础。