CHIME仪器及早期宇宙无线电波的插图（图片来源：CHIME合作组）氢可能是宇宙中最常见的元素，但科学家可以利用它做一些独特的事情：揭示暗能量的本质，这是一种神秘力量，推动着宇宙加速膨胀。这条关于暗能量研究的新线索源于研究人员确定CHIME（加拿大氢强度映射实验）项目能够探测到来自宇宙遥远过去的氢的微弱无线电光辉。这不仅代表着一种更快速且成本更低的暗能量调查方式，还是CHIME的一个重要里程碑。该仪器专门用于研究暗能量及其普遍影响。CHIME首席研究员，英属哥伦比亚大学的马克·哈普恩在一份声明中表示：“这是一种全新的探索宇宙的技术，由加拿大人构思和建造的仪器提供。这是全球宇宙学计划的一次大胆新步伐，也是加拿大的成功故事。”为什么暗能量如此棘手？暗能量是加速宇宙膨胀的神秘力量。之所以给科学家带来问题，是因为它在大爆炸引发的膨胀停止后才开始作用于空间的结构。这有点像推一个孩子在秋千上，看到它停下来，然后看到秋千在没有推力的情况下再次开始摇摆。而且，不仅如此，秋千开始左右摆动得越来越快。可以把科学家看作非常担心的父母，他们确实想知道这股神秘的推动力来自何方，以及它将如何发展。就像，如果秋千上的推动力持续，孩子可能会跌入灌木丛，或者进入轨道，暗能量的增强可能导致宇宙的冷死，甚至可能出现“宇宙撕裂”这种情景，导致空间被撕裂。或者，如果暗能量减弱，允许引力重新主导，那么宇宙可能会重新聚合，造成“宇宙大收缩”的结局，使宇宙压缩回到一个奇点，就像时间开始时一样。暗能量现在是宇宙的主导元素，占宇宙物质-能量预算的68%。科学家们非常渴望知道这种神秘力量是什么，因此也就不足为奇了。显示暗能量主导地位的宇宙物质-能量预算（图片来源：罗伯特·利亚（使用Canva创建））那么，氢如何帮助调查暗能量？“氢是宇宙中最常见的元素，也是形成恒星的原材料，”来自多伦多大学的团队成员阿纳布·查克拉波提说。“它的微弱无线电发射就像一个宇宙示踪剂，揭示了物质在空间中的分布。”以前，CHIME可以通过将其观测与其他望远镜的星系调查数据进行交叉关联来绘制早期宇宙中氢的分布，但这需要花费数百万美元，并且只能集中在足够密集以形成恒星的宇宙区域。CHIME现在显示，它可以独立绘制氢的无线电光辉。实际上，团队已经开始朝这个方向迈出步伐，仅使用现有CHIME数据的一小部分。通过2019年的94个观测夜，他们检测到了一种氢信号，来自宇宙只有50亿年时的状态。“我们的数据表明，当时宇宙中的大约2%的氢处于中性原子状态，这与其他测量结果大致一致，”来自亚利桑那州立大学的团队成员沙比尔·谢赫表示。“通过测量这氢的分布和聚集，CHIME为我们提供了一种新的方式来测试我们对星系形成和演化的理解。”CHIME现在已经收集了七年的数据，利用这些数据，团队希望能够探测到从大爆炸后30亿年回溯的氢分布。团队的研究已通过两篇论文发表在《天体物理学杂志》上。罗伯特·利亚是一位英国的科学记者，他的文章曾发表于《物理世界》、《新科学家》、《天文学杂志》、《太空全知道》、《新闻周刊》和《ZME科学》。他还为爱思唯尔和《欧洲物理学杂志》撰写科学传播方面的文章。罗布拥有英国开放大学的物理学和天文学学士学位。可以在Twitter上关注他，账号@sciencef1rst。