20 世纪 80 年代，索尔·珀尔穆特 (Sol ) 还是一名研究生时，宇宙的命运让他彻夜难眠。
哈勃在附近的NGC 4526星系中捕捉到了这颗Ia型超新星。大多数此类爆炸发生在更遥远的地方，为暗能量的发现奠定了基础。
自 20 世纪初以来，天文学家就知道宇宙正在膨胀，但它会永远继续膨胀吗？或者重力最终会将其拉回到大挤压中？当时，没有足够的数据来回答这些问题。
答案取决于宇宙的密度，这反映在空间本身的“形状”中。在封闭的宇宙中，密度很高，星系之间的引力最终会导致宇宙再次塌缩，将一切重新聚集在一起。在这样的宇宙中，平行线最终会相交。然而，在开放的宇宙中，由于没有足够的质量来阻止宇宙的膨胀，星系之间的空间只会不断增长。在这样的宇宙中，相似之处最终会蔓延开来。还有第三种可能性：在平坦的宇宙中，平行线总是平行的，宇宙中的质量刚好足以减缓宇宙的膨胀直至停止——但这将需要无限的时间。
尽管理论认为宇宙确实是平坦的，但天文学家尚未观察到足够的物质来证明这一点。没有足够的物质，就不会有足够的引力，膨胀就会永远持续下去。因此，天文学家认为，精确测量物质的比例有助于将理论与观测相匹配，从而预测宇宙的未来。
为了回答这些重大问题，科学家们研究了爆炸的白矮星，即 Ia 型超新星的前身。研究人员可以计算此类事件的固有亮度，并将其与观测到的亮度进行比较，以推断该事件的距离。将距离与超新星宿主星系远离我们的速度（称为红移）结合起来，可以揭示当时的膨胀率。通过收集足够的这些测量结果，天文学家可以了解宇宙历史上膨胀率的变化，从而使他们能够测量物质的密度和宇宙的命运。
/细微的观察
规划超新星观测很困难。原因是这种爆炸非常罕见，而且发生地点无法预测。为了规避这些问题，两个科学家团队——由珀尔穆特领导的超新星宇宙学项目（SCP），以及由布莱恩·施密特和尼古拉斯·桑泽夫领导的高红移超新星搜索团队——巧妙地协调了周围几台望远镜的观测时间。世界。两个团队拍摄了天空的几个区域，总共测量了数万个星系。几周后，他们又拍摄了同一区域天空的照片。天文学家比较了两次拍摄的照片，以寻找以前不存在的光点。
Ia 型超新星（例如图中所示的 SN）发出的光以特定方式衰变（这种现象称为光变）。当超新星距离未知时，天文学家可以根据光的变化来确定超新星的固有亮度。
随后，观察者利用其他地面望远镜，最后是哈勃望远镜，对新发现的光源进行了追踪。两支队伍正在进行一场激烈的竞赛，以寻找尽可能多的可用超新星。
高红移团队的天文学家亚当·里斯帮助分析了数据。如果宇宙的膨胀因星系之间的引力而减慢，那么遥远的超新星应该相对更亮。但这并不是里斯发现的。相反，他发现遥远的超新星比预期要暗得多，甚至比开放宇宙中的预期还要暗。
“我从计算机得到的答案是‘宇宙有负质量’。”他说，“现在看来，这是不合理的。”他想，宇宙当然有质量，代码中一定存在某种错误。
也许他偶然间有了一个重要的发现。
里斯给施密特发了一封电子邮件。它包含超新星数据图表和一个简单的主题：“您对这个结果有何看法？”
“我只能认为他可能做错了什么，”施密特在 2006 年的一篇文章中回忆道。据他所知，珀尔穆特的超新星宇宙学项目团队发现宇宙的膨胀正在减速。 “得到与竞争对手不同的答案是一回事，得到不同且疯狂的答案又是另一回事。”
与此同时，施密特不知道的是，超新星宇宙学项目团队实际上也发现了同样奇怪的结果。
“我们做了科学家所做的主要事情……97％的时间都试图找出我们哪里出了问题，”珀尔穆特回忆道。他们研究了超新星的演化是否随着宇宙时间的变化而变化。他们检查了是否存在一种奇怪的“尘埃”，这种尘埃无法被检测到，但会散射所有波长带的光，使遥远的超新星变暗。他们甚至检查是否有任何星系改变了超新星光线的路径，使其变暗。或者也许这实际上只是代码的问题。
但如果数据正确，那么似乎只有两种可能性：要么宇宙包含负质量（这显然不是真的），要么存在抵抗引力的力，导致宇宙以不断增加的速度膨胀。
存在一种抵抗重力的神秘能量的想法并不新鲜。阿尔伯特·爱因斯坦曾经提出，宇宙学常数（表示为Λ）将使宇宙保持静止，防止它在自身引力作用下崩溃。然而，当发现遥远的星系正在相互远离时，爱因斯坦放弃了这个想法。詹姆斯·皮布尔斯 (James ) 在 20 世纪 80 年代恢复了这个常数，以增加宇宙的能量密度并使空间变平，尽管在这种情况下物质密度似乎很低。两个团队的数据都表明皮布尔斯是正确的。
不过，引入神秘未知的能量，可不是小事。两个团队都希望确保结果是正确的。高红移团队成员罗伯特·科施纳 ( ) 回忆起他在《奢华宇宙》一书中写的一封电子邮件：“我担心……你可能需要一些 Λ。从感知上来说，你觉得这是错误的；但从理性上来说，你不在乎，你只是报告你的观察结果。”
/论证、论证和结果
大约二十五年后的今天，对于接下来发生的事情仍然没有明确的共识。然而，事情的发展大概就是这样。
1997 年底， 和他的同事向来自各个物理相关部门的物理学家展示了他们的工作。出于谨慎，研究人员强调他们的结果是初步的。但在珀尔穆特的一场演讲结束时，物理学家乔尔·普里马克站了起来。他几乎无法控制自己，向在场的所有人解释说，这些结果令人惊讶，因为它们意味着宇宙学常数的存在。
1998年1月，美国天文学会举行会议，这是天文学界最大的聚会之一。两个超新星团队都出席了会议，并讲述了一个相似的故事：我们的宇宙物质密度较低，并将永远继续膨胀。超新星宇宙学项目团队成员阿里尔·古巴尔（Ariel Gubar）在一份新闻稿中表示，如果超新星的结果成立，“天体物理学家可能不得不引入爱因斯坦的宇宙学常数。”
在同一次新闻发布会上，由露丝·达利（Ruth Daly）和埃迪·格拉（Eddie ）组成的另一个团队观察了从核心喷射出巨大喷流的星系。通过将观测到的喷流长度与预测的演化进行比较，研究人员计算出了到每个星系的距离。在1998年1月的新闻发布会上，他们表示他们的数据表明宇宙不仅永远膨胀，而且还在加速膨胀。
大约在同一时间，其他支持证据也出现了，比如当时普林斯顿大学的尼塔·巴哈尔和范晓辉对星系团演化的研究，这也表明宇宙中物质的密度很低。
在二月份的一次会议上，两支超新星团队再次相遇。会场内一片寂静。高红移超新星团队的阿列克谢·菲利彭科简洁地宣布，他们有证据表明宇宙中存在一种“排斥力”——我们今天所说的暗能量。
现场一片哗然，媒体蜂拥而至。在1998年5月的一次研讨会上，三分之二的科学家投票认为超新星为暗能量的存在提供了强有力的观测证据。这一发现被《科学》杂志评为年度突破，超新星团队的两名成员因此获得了2011年诺贝尔物理学奖。
基于对遥远的 Ia 型超新星和其他现象的观测对宇宙膨胀历史的测量。图片显示，曾经有一段时间，我们的宇宙膨胀速度减慢，但这种状态并不是永久的。物质之间的引力导致宇宙在大约前半段时间减慢膨胀速度，然后暗能量接管，导致宇宙加速。
/改变对宇宙的理解
回顾过去，科学界如此热衷于接受一种被称为暗能量的力量的存在，这似乎令人惊讶。即使26年后的今天，我们仍然不知道它是什么。然而，当时两个竞争激烈且极其严格的研究小组之间结果的一致性导致人们接受了暗能量存在的想法。 “研究团队对数据和结果的处理非常严格，”里斯说。
暗能量发现后不久，作为一种完全独立的方法，大爆炸余辉（又称宇宙微波背景）也证实了宇宙的低物质密度和暗能量的存在。此外，来自星系和超新星巡天的大量数据，以及对星系团如何随时间演化的研究，证实暗能量占宇宙的三分之二以上。能量，而不是物质，主宰着我们的宇宙及其命运。
目前，宇宙的几何形状是平坦的，但这并不意味着宇宙将永远膨胀。因为暗能量及其演化是未知的。宇宙可能会继续加速，或者，如果暗能量是可变的，它可能会再次崩溃。
今天，暗能量仍然是天体物理学最伟大的发现之一，也是最神秘的谜团之一。珀尔马特明白这个问题。 “这个结果的奇怪之处在于，我认为我们可以回答的所有问题，我们都还没有回答，”他说。 “所以我们仍然不知道宇宙是否是持久的，我们仍然不知道宇宙是否是无限的。”
这些问题将等待下一代科学家来回答。
