作為天文學家，沒有比使用新儀器或望遠鏡獲得“初光”更好的感覺了。這是多年準備和建造新硬件的高潮，這是第一次從天文物體中收集光粒子。通常緊接著是松一口氣，然后是現(xiàn)在所有可能出現(xiàn)的新科學的激動。

10月22日，美國亞利桑那州Mayall望遠鏡上的暗能量光譜儀(DESI)取得了第一束光。這是我們測量星系距離的能力的巨大飛躍，從而開創(chuàng)了繪制宇宙結構的新時代。正如其名稱所示，它也可能是關鍵，以解決在物理學中最大的一個問題：是什么神秘的力量被稱為“黑暗能量”，構成了宇宙的70%?

宇宙很笨拙。星系以幾到幾十個星系的形式共同生活。也有數(shù)百到數(shù)千個星系和超集群的集群，其中包含許多這樣的集群。

宇宙的這種層級結構是從宇宙的第一張地圖得知的，該地圖看起來像是先驅(qū)的天體物理學中心(CfA)Redshift Survey的圖形中的“火柴人”。這些驚人的影像是宇宙中大型結構的第一眼，其中一些跨越了數(shù)億光年。

CfA調(diào)查是一次很費力地構建一個星系。這涉及到測量星系光的光譜-將光按波長或顏色進行拆分-并識別某些化學元素(主要是氫，氮和氧)的指紋。

由于宇宙的膨脹，這些化學特征被系統(tǒng)地轉移到更長的紅色波長。這種“紅移”是由天文學家維斯托·史列弗(Vesto Slipher)首次發(fā)現(xiàn)的，并引起了現(xiàn)在著名的哈勃定律—觀察到更遠的星系似乎以更快的速度消失。這意味著，相比較而言，鄰近星系的移動似乎相對較慢-它們比遠星系的紅移少。因此，測量星系的紅移是一種測量其距離的方法。

至關重要的是，紅移和距離之間的確切關系取決于宇宙的膨脹歷史，可以根據(jù)我們的引力理論以及對宇宙物質(zhì)和能量密度的假設從理論上計算得出。

所有這些假設最終都在世紀之交經(jīng)過測試，并結合了新的宇宙觀測結果，包括來自較大的紅移測量的新的3D地圖。尤其是，斯隆數(shù)字天空勘測(SDSS)是第一臺專用的紅移勘測望遠鏡，可以測量超過一百萬個星系的紅移，將宇宙中的大規(guī)模結構映射到前所未有的細節(jié)。

SDSS地圖包括數(shù)百個超級團簇和細絲，有助于做出意外發(fā)現(xiàn)-暗能量。他們表明，宇宙的物質(zhì)密度遠低于宇宙微波背景所期望的，宇宙背景是宇宙大爆炸留下的光。這意味著必須存在一種被稱為暗能量的未知物質(zhì)，它推動了宇宙的加速膨脹，并且越來越缺乏物質(zhì)。

難題

所有這些觀察的結合預示著宇宙理解的新紀元，宇宙由30%的物質(zhì)和70%的暗能量組成。但是，盡管事實上大多數(shù)物理學家現(xiàn)在已經(jīng)接受了暗能量之類的東西，但我們?nèi)匀徊恢榔浯_切形式。

雖然有幾種可能性。許多研究人員認為，真空的能量只是具有某些特殊的價值，被稱為“宇宙學常數(shù)”。其他選擇還包括當在整個宇宙的巨大規(guī)模上應用時，愛因斯坦極其成功的引力理論可能是不完整的。