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在整个宇宙历史中，强大的力量作用于物质，将宇宙重塑成一个日益复杂的结构网络。

现在，由宾夕法尼亚大学的Joshua Kim和Mathew Madhavacheril以及他们在劳伦斯伯克利国家实验室的合作者领导的一项新研究表明，我们的宇宙在大约138亿年的时间里变得“更加混乱和复杂”，或者更确切地说，这些年来物质的分布没有预期的那么“团块化”。

Madhavacheril说：“我们的工作交叉关联了两种类型的数据集，这些数据集来自互补但非常不同的调查。我们发现，在大多数情况下，结构形成的故事与爱因斯坦引力的预测非常一致。”我们确实看到了一个线索，表明在最近的时代，大约40亿年前，预期的块状量有一个小小的差异，这可能是一个有趣的研究。”

这些数据发表在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》和预印本服务器arXiv上，来自阿塔卡马宇宙望远镜（ACT）的最终数据发布（DR6）和暗能量光谱仪器（DESI）的第一年。Madhavacheril说，配对这些数据使研究小组能够以一种类似于将古代宇宙照片的透明度叠加在最近的照片上的方式来分层宇宙时间，从而提供了宇宙的多维视角。

该论文的第一作者、Madhavacheril集团的研究生研究员Joshua Kim说：“ACT覆盖了大约23%的天空，通过使用自大爆炸以来一直在传播的遥远而微弱的光，描绘了一幅宇宙婴儿期的画面。”“正式地说，这种光被称为宇宙微波背景（CMB），但我们有时只是称它为宇宙的婴儿照片，因为它是宇宙大约38万年前的快照。”

金解释说，在整个进化过程中，或者随着宇宙年龄的增长，这种古老的光的路径并不是一条直线。来自宇宙中星系团等大型、密集、沉重结构的引力一直在扭曲CMB，有点像图像在穿过一副眼镜时被扭曲。这种“引力透镜效应”是爱因斯坦在100多年前首次预测到的，它是宇宙学家推断物质分布和年龄等性质的方法。

另一方面，DESI的数据提供了更近期的宇宙记录。DESI位于亚利桑那州的基特峰国家天文台，由劳伦斯伯克利国家实验室运营，通过研究数百万个星系的分布，特别是发光的红色星系（LRGs），来绘制宇宙的三维结构。这些星系是宇宙的地标，使科学家能够追踪物质在数十亿年里是如何扩散的。

“来自DESI的LRGs就像一张宇宙的最新照片，向我们展示了星系在不同距离上的分布情况，”Kim说，他把这些数据比作宇宙高中年鉴上的照片。“这是一种观察结构如何从CMB地图演变到今天星系所在位置的有力方法。

通过将来自ACT的CMB数据的透镜图与DESI的LRGs相结合，该团队在古代和近代宇宙历史之间创造了前所未有的重叠，使他们能够直接比较早期和晚期的宇宙测量。“这个过程就像宇宙的CT扫描，”Madhavacheril说，“我们可以看到宇宙历史的不同片段，并追踪物质在不同时期是如何聚集在一起的。”它让我们直接了解了数十亿年来物质的引力影响是如何变化的。”

在这样做的过程中，他们注意到一个小的差异：在后来的时代预期的块状或密度波动与预测并不完全吻合。Sigma 8 (σ8)，一个测量物质密度波动幅度的度量，是一个关键因素，Kim说，σ8的值越低，表明团块比预期的要少，这可能意味着宇宙结构没有按照早期宇宙模型的预测进化，并且表明宇宙结构的增长可能以当前模型无法完全解释的方式放缓。

他解释说，这种与预期的轻微分歧“还不足以得出新的物理学结论——这种偏差仍然有可能纯粹是偶然的。”

如果这种偏差确实不是偶然的，那么一些无法解释的物理学可能在起作用，调节结构如何在宇宙时间内形成和演化。一种假设是，暗能量——一种被认为推动宇宙加速膨胀的神秘力量——对宇宙结构形成的影响可能比之前所理解的要大。

展望未来，研究小组将使用更强大的望远镜，比如即将到来的西蒙斯天文台（Simons Observatory），它将以更高的精度改进这些测量结果，从而更清晰地观察宇宙结构。