研究人员通过研究银河系和仙女座星系之间的运动，发现了一种可能探测和测量暗能量的方法。这项仍处于早期阶段的技术可以估算出宇宙学常数的上限值，这是一种简单的暗能量模型，比早期宇宙测定的数值高出五倍。
自 20 世纪 90 年代末首次发现暗能量以来，科学家们一直利用非常遥远的星系来研究暗能量，但尚未直接探测到它。然而，剑桥大学的研究人员发现，通过研究仙女座星系和银河系在共同质量下是如何相互移动的，他们可以对宇宙学常数的值设定一个上限，而宇宙学常数是暗能量的最简单模型。他们发现的上限比可以从早期宇宙中探测到的宇宙常数值高出五倍。
研究人员说，尽管这项技术仍处于发展初期，但通过研究我们自己的宇宙邻域，有可能探测到暗能量。研究结果发表在《天体物理学杂志通讯》上。
在我们的世界和天空中，我们所能看到的一切--从微小的昆虫到巨大的星系只占可观测宇宙的百分之五，其余的都是暗物质：科学家们认为，宇宙中约有27%是由暗物质构成的，它将物体固定在一起，而68%是暗能量，它将物体推开。
第一作者、应用数学和理论物理系的戴维-贝尼斯蒂博士说："暗能量是可以添加到爱因斯坦引力理论中的一系列模型的总称。其最简单的版本被称为宇宙学常数：一种恒定的能量密度，将星系相互推开。"
宇宙常数是爱因斯坦在其广义相对论中临时添加的。从 20 世纪 30 年代到 90 年代，宇宙常数一直被设定为零，直到人们发现一种未知的力量--暗能量--导致宇宙加速膨胀。然而，暗能量至少存在两个大问题：我们不知道它到底是什么，也没有直接探测到它。
自从暗能量首次被发现以来，天文学家们已经开发出了多种探测暗能量的方法，其中大部分涉及研究早期宇宙中的天体，并测量它们远离我们的速度。解读数十亿年前暗能量的影响并非易事：由于暗能量是星系间的一种微弱力量，它很容易被星系内部强大得多的力量所克服。
然而，宇宙中有一个区域对暗能量出奇地敏感，它就在我们的宇宙后院。仙女座星系离我们的银河系最近，两个星系正在相撞。随着距离的拉近，两个星系将开始绕着对方运行--非常缓慢。一个轨道需要 200 亿年。然而，由于巨大的引力，在单个轨道完成之前，也就是大约 50 亿年之后，两个星系将开始合并并相互撞击。
贝尼斯蒂说："仙女座是唯一一个没有远离我们的星系，因此通过研究它的质量和运动，我们或许能够对宇宙常数和暗能量做出一些判断。"
贝尼斯蒂和他的合著者--DAMTP的安妮-戴维斯（Anne Davis）教授和天文学研究所的温-埃文斯（Wyn Evans）教授--根据对两个星系质量的最佳估计值进行了一系列模拟，发现暗能量正在影响仙女座和银河系的相互运行。
贝尼斯蒂说："暗能量影响着每一对星系：引力想把星系拉到一起，而暗能量则把它们推开。在我们的模型中，如果我们改变宇宙常数的值，我们就能看到它是如何改变两个星系的轨道的。根据它们的质量，我们可以确定宇宙常数的上限，它比我们从宇宙其他地方测量到的宇宙常数高出大约五倍。"
研究人员说，虽然这项技术可能被证明具有巨大价值，但它还不能直接探测到暗能量。詹姆斯-韦伯望远镜（JWST）的数据将对仙女座的质量和运动提供更为精确的测量，这将有助于降低宇宙常数的上限。
此外，通过研究其他成对的星系，还有可能进一步完善这项技术，并确定暗能量如何影响我们的宇宙。贝尼斯蒂说："暗能量是宇宙学中最大的谜团之一。它的影响可能会随着距离和时间的变化而变化，但我们希望这项技术能够帮助揭开这个谜团。"