暗物質和暗能量：構成宇宙95%的是什麼

根據美國航空航天局(NASA)，宇宙由三種成分組成：普通可見物質約佔5%，暗物質約佔27%，暗能量約佔68%。歐洲航天局(ESA)認為暗物質和暗能量的合併份額佔宇宙的95%，而普通物質——組成恆星、行星以及所有可用光線測量的物質的原子——佔據剩餘的很小部分。

什麼是暗物質？

根據美國航空航天局(NASA)，暗物質是一種具有質量和重力但不發出、吸收或反射光的物質形式。因為它不能直接看到，科學家從它對可見物質的引力作用推斷其存在。美國航空航天局將其描述為防止星系散開的物質。

這個想法可以追溯到1933年，當時瑞士天文學家弗里茨·茨維基發現，後髮座星團中的星系運動太快，僅靠其可見物質的質量無法將其保持在一起，根據美國航空航天局的說法。在1970年代，天文學家維拉·魯賓通過證明螺旋星系外邊緣的恆星以可見物質的重力無法解釋的速度運行，強化了這一論點。

歐洲航天局指出，一個典型星系的缺失、未見的質量大約是天文學家實際能觀察到的星體質量的十倍。最清晰的證據之一是子彈星團，美國航空航天局表示2006年的觀測顯示通過引力透鏡——光被重力彎曲——探測到的質量分佈與在X射線中可見的熱氣體不一致，表明存在未見的質量成分。

什麼是暗能量？

暗能量是美國航空航天局用來描述一種神秘壓力的術語，這種壓力似乎在加速宇宙的膨脹，以越來越快的速度將星系推離彼此。歐洲航天局表示，這種加速膨脹是1990年代的一個驚人發現，其原因仍然未知：它可能是空虛空間的一個恆定特性，隨時間變化的力，或當前重力理論需要修訂的跡象。

歐洲航天局引用其普朗克任務的估計，顯示暗能量貢獻了約68%的宇宙總物質能量含量——這個數字與美國航空航天局的更廣泛分類一致，大約68%暗能量、27%暗物質和5%普通物質。

為什麼現在正在研究這個問題

在2026年4月，暗能量光譜儀(DESI)宣佈它已提前完成原計劃的五年調查，繪製了超過4700萬個星系和類星體——超過其原定的3400萬個目標——加上2000萬顆銀河系恆星，根據DESI自身的公告，該合作稱其為迄今為止製作的最大高分辨率3D宇宙地圖。

對DESI前三年數據的分析發現了暗能量可能不是固定宇宙常數，而是可能隨宇宙時間改變強度的跡象，該合作表示。DESI完整五年數據集的完整暗能量結果預期將在2027年發佈，調查將繼續觀測至2028年，將其天空覆蓋範圍擴大約20%。

在暗物質方面，LUX-ZEPLIN(LZ)實驗的科學家們——一個在南達科他州桑福德地下研究設施由來自38個機構的約250名研究人員操作的液氙探測器——報告了在2023年6月16日檢測到的一次未解釋的粒子相互作用，在2026年在日本的TeV粒子天體物理學會議上展示，如Al Jazeera報導。

據同一報導稱，參與的研究人員，包括Rick Gaitskell，表示該團隊不想超過數據，在將信號視為真正的暗物質探測之前，仍必須排除背景噪聲。

科學家們計劃如何縮小範圍

根據美國航空航天局的任務描述，美國航空航天局的南希·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡旨在使用三種方法探測暗能量：追蹤早期宇宙遺留下來的重子聲學振蕩，觀察宇宙史上數千顆Ia型超新星，以及測量弱引力透鏡以繪製物質（包括暗物質）的分佈方式。

歐洲航天局的歐幾里得任務正在追求一個平行目標：繪製過去100億年來超過三分之一天空中的星系分佈，目的是將宇宙膨脹率測量精度提高到優於10%，並將愛因斯坦廣義相對論測試精度提高到2%以內，據歐洲航天局。