暗物质和暗能量：构成宇宙95%的是什么

根据美国宇航局(NASA)，宇宙由三种成分组成：普通可见物质约占5%，暗物质约占27%，暗能量约占68%。欧洲航天局(ESA)认为暗物质和暗能量的合计占宇宙的95%，而普通物质——构成星星、行星和所有能用光测量的物质的原子——仅占剩余的很小部分。

什么是暗物质？

根据美国宇航局(NASA)，暗物质是一种具有质量和引力但不发出、吸收或反射光的物质形式。由于无法直接观察到，科学家们通过其对可见物质的引力作用来推断其存在。美国宇航局将其描述为防止星系四散的物质。

这一想法可以追溯到1933年，当时瑞士天文学家弗里茨·茨维基发现，后发星系团中的星系运动速度太快，仅凭其可见质量无法将其保持在一起，这是根据美国宇航局的说法。在20世纪70年代，天文学家维拉·鲁宾通过展示螺旋星系外缘的星星绕行速度是可见物质的引力无法解释的，进一步支持了这一论点。

欧洲航天局指出，一个典型星系中缺失的、看不见的质量约为天文学家实际可以观察到的星星质量的十倍。最清晰的证据之一是子弹星系群，美国宇航局表示，2006年的观测显示通过引力透镜——光被引力弯曲——探测到的质量分布与X射线中可见的热气体不一致，表明存在看不见的质量成分。

什么是暗能量？

暗能量是美国宇航局对一种神秘压力的术语，它似乎在加速宇宙的膨胀，以越来越快的速度将星系彼此推离。欧洲航天局表示，加速膨胀是20世纪90年代的惊人发现，其原因仍然未知：它可能是空空间的恒定特性，一种随时间变化的力，或是当前重力理论需要修改的迹象。

欧洲航天局引用其普朗克任务的估计，显示暗能量占宇宙总物质-能量含量的约68%——这一数字与美国宇航局大约68%暗能量、27%暗物质和5%普通物质的更广泛分解一致。

为什么现在要研究这个

2026年4月，暗能量光谱仪(DESI)宣布已提前完成其原计划的五年调查，绘制了超过4700万个星系和类星体——超过其原定的3400万个目标——以及2000万颗银河系星星，根据DESI自身的声明，这产生了迄今为止制作的最大高分辨率宇宙3D地图。

合作研究组表示，对DESI前三年数据的分析发现了迹象，表明暗能量可能不是一个固定的宇宙常数，而是可能随着宇宙时间改变其强度。DESI完整五年数据集的完整暗能量结果预计在2027年公布，调查将继续观测到2028年，大约扩大其天空覆盖范围20%。

在暗物质方面，LUX-ZEPLIN(LZ)实验的科学家们——一个液氙探测器，由来自位于南达科他州桑福德地下研究设施的38个机构的大约250名研究人员操作——报告了一次单独的无法解释的粒子相互作用，该相互作用在2023年6月16日被探测到，并在2026年日本TeV粒子天体物理学会议上展示，据半岛电视台报道。

参与研究的研究人员，包括瑞克·盖茨凯尔，表示该团队不想走在数据的前面，在将信号视为真正的暗物质探测之前，仍必须排除背景噪声，根据同一报告。

科学家们如何计划缩小范围

美国宇航局的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜的设计用途是使用三种方法探测暗能量：追踪来自早期宇宙的被称为重子声学振荡的模式，观察整个宇宙历史中成千上万的Ia型超新星，以及测量弱引力透镜来绘制物质——包括暗物质——如何分布，根据美国宇航局的任务说明。

欧洲航天局的欧几里得任务正在追求一个平行的目标：绘制过去100亿年来超过三分之一天空中星系的分布，旨在测量宇宙膨胀率精度优于10%，并将爱因斯坦广义相对论的测试精度控制在2%以内，根据欧洲航天局。