科学家们已经发现，被称为“暗能量”的神秘压力占宇宙总能量含量的68%左右，但到目前为止我们对它的了解还不多。探索暗能量的本质是美国宇航局正在建造宽场红外探测望远镜(WFIRST)的主要原因之一，这是一种太空望远镜，其测量将有助于照亮暗能量谜题。通过更好地了解暗能量，我们将更好地了解宇宙的过去和未来的演变。
一个扩展的宇宙
直到20世纪，大多数人都相信宇宙是静止的，在整个永恒中基本保持不变。当爱因斯坦于1915年发展他的广义相对论，描述引力如何在时空结构中发挥作用时，他很困惑地发现理论表明宇宙必须扩张或收缩。他做了一些修改以保留一个静态的宇宙，加上他称之为“宇宙常数”的东西，尽管没有证据表明它确实存在。这种神秘的力量应该抵消重力来控制一切。
然而，随着20世纪20年代即将结束，天文学家Georges Lemaitre和Edwin Hubble发现了令人吃惊的发现，除了极少数例外，星系之间相互竞争。宇宙远非静止 - 它向外膨胀。因此，如果我们想象重新开始这种扩张，就必须有一段时间宇宙中的一切都几乎是不可能的热和靠近在一起。
科学家们发现，被称为“ 暗能量 ” 的神秘压力约占宇宙总能量含量的68%，但到目前为止，我们对此并不了解。探索暗能量的本质是美国宇航局正在建造宽场红外探测望远镜(WFIRST)的主要原因之一，这是一种太空望远镜，其测量将有助于照亮暗能量谜题。通过更好地了解暗能量，我们将更好地了解宇宙的过去和未来的演变。
宇宙的尽头：火还是冰?
宇宙大爆炸理论描述了宇宙从这个最初的超级高密度状态的扩张和演化。科学家们推测，重力最终会减缓，甚至可能完全逆转这种扩张。如果宇宙中有足够的物质，重力将克服膨胀，宇宙将在火热的“大嘎吱”中崩溃。
如果不是这样，扩张将永远不会结束 - 星系会越来越远，直到它们越过可观测宇宙的边缘。我们遥远的后代可能不知道其他星系的存在，因为它们太遥远而无法看见。随着宇宙逐渐消失为冰冷的黑色，现在大部分现代天文学可能会被简化为传说。
宇宙不只是在扩张 - 它在加速
天文学家通过使用地面望远镜研究相对较近的超新星爆炸来测量膨胀率。1998年，当哈勃太空望远镜对更远的超新星进行观测时，这个谜团升级，这有助于表明宇宙在过去的实际扩张速度比现在更慢。正如大家所想的那样，宇宙的膨胀并没有因重力而减缓。它正在加速。
快进到今天。虽然我们仍然不知道究竟是什么导致加速，但它已被赋予了一个名称 - 暗能量。这种神秘的压力长期以来一直未被发现，因为它太弱了以至于重力超过人类，行星甚至银河系的规模。当你在阅读时，它会在你的身体里出现在你的房间内，但重力会抵消它，所以你不会飞离你的座位。只有在星系际范围内，暗能量变得明显，就像一种对引力的弱反对。
什么是暗能量?
什么是暗能量?更多的是未知的，但理论家正在追逐几个可能的解释。宇宙加速可能是由一个新的能量成分引起的，这需要对爱因斯坦的引力理论进行一些调整 - 也许爱因斯坦称他最大错误的宇宙常数毕竟是真实的。
或者，爱因斯坦的引力理论可能会在宇宙论尺度上被打破。如果是这种情况，那么理论将需要用一个新的理论代替，这个理论结合了我们观察到的宇宙加速度。理论家们仍然不知道正确的解释是什么，但WFIRST将帮助我们找到答案。
WFIRST将照亮黑暗能量
以前的任务已经收集了一些线索，但到目前为止，他们还没有产生强烈支持一种解释而非另一种解释的结果。凭借与哈勃相机相同的分辨率，但视野大于100倍，WFIRST将生成前所未见的宇宙大图。新任务将以其他望远镜无法通过绘制物质在整个宇宙中的结构和分布的方式，以及通过测量大量遥远的超新星来推进探索暗能量之谜。结果将表明暗能量如何作用于整个宇宙，以及它是否以及如何在宇宙历史上发生变化。
该任务将使用三种调查方法来搜索暗能量的解释。高纬度光谱测量将使用“标准尺”技术测量数百万个星系的准确距离和位置。测量星系分布随距离的变化将为我们提供一个了解暗能量随时间演变的窗口。这项研究将把星系的距离与宇宙大爆炸后声波的回波联系起来，并将测试爱因斯坦在宇宙时代的引力理论。
高纬度成像调查将测量大量星系和星系团的形状和距离。巨大物体的巨大引力扭曲了时空，导致更远的星系变得扭曲。观察失真程度可以让科学家们推断整个宇宙中的质量分布。这包括我们可以直接看到的所有问题，如行星和恒星，以及暗物质 - 另一个黑暗的宇宙神秘，只有通过它对正常物质的引力效应才能看到。该调查将对宇宙中大尺度结构的增长以及暗能量如何影响宇宙进行独立测量。
WFIRST还将根据导致发现加速扩张的观察结果，对一种类型的爆炸恒星进行调查。当一颗白矮星爆炸时，会发生Ia型超新星。Ia型超新星通常在其峰值处具有相同的绝对亮度，使其成为所谓的“标准蜡烛”。这意味着天文学家可以通过观察它们从地球看起来多么明亮来确定它们的距离 - 它们越远，它们就越暗。天文学家还将研究来自超新星的特定波长的光，以了解垂死的恒星离开我们的速度有多快。通过将距离与亮度测量结合起来，科学家们将看到暗能量随着时间的推移如何演变，提供了两个高纬度调查的交叉检查。
“WFIRST的使命在结合这三种方法方面是独一无二的。它将导致对暗能量效应的非常强大和丰富的解释，并使我们能够对暗能量的本质做出明确的陈述，”OlivierDoré说，美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的研究科学家，以及与WFIRST一起规划前两种调查方法的团队负责人。
发现暗能量如何影响宇宙过去的扩张将揭示它将如何影响未来的扩张。如果它继续加速宇宙的扩张，我们可能注定要体验“大裂口”。在这种情况下，暗能量最终将成为占据基本力量的主导力量，导致目前被束缚在一起的一切 - 星系，行星，人 - 分裂。探索黑暗的能量将允许我们进行调查，甚至可能预见到，宇宙的命运。
