一位藝術家對早期宇宙中的物質在晚期宇宙中慢慢融合成大型宇宙結構的描繪。圖片來源:uux.cn阮明，密執安大學和阮清成(配偶)
（神秘的地球uux.cn）據密歇根大學：隨著宇宙的演變，科學家們預計大型宇宙結構將以一定的速度增長:致密區域如星係團將變得更加致密，而空間的空洞將變得更加空虛。
但是密歇根大學的研究人員發現，這些大型結構的增長速度比愛因斯坦的廣義相對論預測的要慢。
他們還表明，隨著暗能量加速宇宙的全球擴張，研究人員在他們的數據中看到的宇宙結構增長的抑製甚至比理論預測的還要突出。他們的結果發表在《物理評論快報》上。
星係像一張巨大的宇宙蜘蛛網一樣穿過我們的宇宙。它們的分布不是隨機的。相反，它們傾向於聚集在一起。事實上，整個宇宙網最初是早期宇宙中微小的物質團塊，逐漸成長為單個星係，最終形成星係團和細絲。
“在整個宇宙時間裏，一個最初很小的質量塊通過引力相互作用從其局部區域吸引並積累了越來越多的物質。隨著該區域變得越來越密集，它最終會在自身重力下坍塌，”該研究的主要作者、U-M物理係博士後研究員阮明說。
“所以當它們坍塌時，團塊變得更加密集。這就是我們所說的增長。這就像一台織物織機，一維、二維和三維折疊看起來像一張紙、一根細絲和一個節點。現實是所有三種情況的混合，你有沿著細絲生活的星係，而星係團——成千上萬個星係的群體，我們宇宙中受引力束縛的最大物體——位於節點處。”
宇宙不僅由物質組成。它還可能包含一種神秘的成分，叫做暗能量。暗能量加速了宇宙在全球範圍內的膨脹。隨著暗能量加速宇宙的膨脹，它對大型結構產生了相反的影響。
Nguyen說:“如果引力像一個放大器一樣增強物質擾動，使其成長為大規模結構，那麽暗能量就像一個衰減器，抑製這些擾動，減緩結構的增長。”“通過研究宇宙結構如何聚集和增長，我們可以試圖理解重力和暗能量的本質。”
Nguyen，大學物理學教授Dragan Huterer和大學研究生Wen利用幾個宇宙探測器研究了宇宙時間內大尺度結構的時間增長。
首先，研究小組使用了所謂的宇宙微波背景。宇宙微波背景，或CMB，是由大爆炸後發出的光子組成的。這些光子提供了早期宇宙的快照。當光子行進到我們的望遠鏡時，它們的路徑可能會被沿途的大尺度結構扭曲，或者被引力透鏡化。通過檢查它們，研究人員可以推斷出我們和宇宙微波背景之間的結構和物質是如何分布的。
Nguyen和他的同事利用了星係形狀的弱引力透鏡的類似現象。來自背景星係的光通過與前景物質和星係的引力相互作用而被扭曲。宇宙學家隨後解碼這些扭曲，以確定中間物質是如何分布的。
“至關重要的是，由於CMB和背景星係距離我們和我們的望遠鏡的距離不同，與CMB弱引力透鏡相比，星係弱引力透鏡通常在更晚的時間探測物質分布，”Nguyen說。
為了跟蹤結構的發展到更晚的時間，研究人員進一步使用了局部宇宙中星係的運動。當星係落入底層宇宙結構的重力井中時，它們的運動會直接追蹤結構的成長。
Nguyen說:“隨著時間的推移，我們潛在地發現的這些增長率的差異變得更加突出。”“這些不同的探針單獨地和共同地表明生長抑製。要麽我們在這些探測中遺漏了一些係統誤差，要麽我們在我們的標準模型中遺漏了一些新的晚期物理學。”
這些發現有可能解決宇宙學中所謂的S8張力。S8是描述結構生長的參數。當科學家使用兩種不同的方法來確定S8的值，並且他們不同意時，緊張局勢就出現了。第一種方法使用來自宇宙微波背景的光子，表明S8值高於從星係弱引力透鏡和星係聚集測量中推斷的值。
這兩種方法都不能測量現今的結構增長。取而代之的是，他們在更早的時間探測結構，然後假設標準模型，將那些測量值外推至現在的時間。宇宙微波背景探測早期宇宙的結構，而星係弱引力透鏡和星係團探測晚期宇宙的結構。
根據Nguyen的說法，研究人員發現晚期生長抑製將使兩個S8值完全一致。
“我們對異常生長抑製的高度統計學意義感到驚訝，”哈特勒說。“老實說，我覺得宇宙在試圖告訴我們一些事情。現在我們宇宙學家的工作是解釋這些發現。
“我們希望進一步加強增長抑製的統計證據。我們也想知道更困難的問題的答案，為什麽在有暗物質和暗能量的標準模型中，結構的成長比預期的慢。造成這種效應的原因可能是由於暗能量和暗物質的新穎性質，或者是廣義相對論和我們尚未想到的標準模型的某種其他擴展。”