北京时间2026年4月，暗能量光谱仪（DESI）国际合作组宣布，其原定五年的光谱巡天观测计划已正式收官。这个由全球七十余家科研机构、九百余名科学家共同参与的项目，交出了一份超出预期的成绩单：超过四千七百万个星系和类星体的光谱，外加两千万颗银河系恒星的数据，远超三千四百万的初始目标。DESI用五年时间，绘制了迄今最大、分辨率最高的宇宙三维地图。然而，比数据量更值得关注的，是这批数据正在把暗能量从“常数”推向“变量”的边缘。
一、DESI在做什么：用光谱丈量宇宙膨胀史
要理解DESI的意义，先要理解它测量的东西。DESI的核心工具是重子声学振荡（BAO）。宇宙早期等离子体中的声波留下了一个特征尺度，这个尺度在宇宙膨胀过程中被“冻结”下来，成为一把可以丈量宇宙的标准尺。通过测量不同红移处星系分布中这个尺度的表观大小，天文学家能够反推出宇宙在各个历史时期的膨胀速率。
DESI的独特之处在于规模与深度。它搭载在亚利桑那州基特峰国家天文台的4米Mayall望远镜上，拥有五千根可独立定位的光纤，能够在一次曝光中同时获取数千个天体的光谱。从红移0.3附近的近邻星系，到红移2.3以上的莱曼阿尔法森林，DESI用多个示踪天体覆盖了宇宙约110亿年的演化历史。五年巡天结束时，其覆盖天区约一万四千平方度，每个区域经历多次观测以达到预定的星系密度。
中国科学院国家天文台是DESI的重要参与方。在观测保障层面，国家天文台科研人员累计参与了超过九十人夜的望远镜观测值班；在科学分析层面，赵公博团队深入参与了动力学暗能量的检验工作，邹虎团队则利用DESI光谱数据在极贫金属星系和“变脸”活动星系核方向取得了系列发现。这种深度参与意味着中国天文学界在下一代宇宙学前沿中并非旁观者。
二、暗能量不再是常数？DESI数据给出的暗示
DESI最受关注的科学产出，集中在一个看似简单的问题上：暗能量的状态方程参数 (w) 是否等于负一？
在标准宇宙学模型（(\Lambda)CDM）中，暗能量是爱因斯坦场方程中的宇宙学常数，(w) 恒为负一。但DESI基于前三年数据（DR2）的BAO测量，结合宇宙微波背景辐射与超新星数据，给出了一个令学界既兴奋又警惕的结果：在允许 (w) 随时间变化的 (w_0w_a)CDM 框架下，(\Lambda)CDM 被排除的显著性因数据集组合而异。DESI合作组自身的报告显示，DESI+CMB 单独给出约 (3.1\sigma) 的偏好，加入不同超新星样本后，这一数值在 (2.8\sigma) 到 (4.2\sigma) 之间浮动。
这里需要格外谨慎。粒子数据组（PDG）2025年的综述指出，DESI、CMB 与超新星数据各自单独拟合 (\Lambda)CDM 时都能拟合得很好，问题出在它们偏好的参数值彼此不一致。换言之，动力学暗能量的“信号”部分源于数据集之间的张力，而非某一组数据自身对 (\Lambda)CDM 的强烈排斥。此外，约束在 (w_0)-(w_a) 平面上的轮廓形状对“ pivot 红移”的选择敏感，不同的统计处理方式会影响显著性的解读。
但也不能因此轻视这一结果。DESI DR2 的 BAO 距离测量聚合精度达到了百分之零点二八，相比第一年数据近乎翻倍提升。在如此精度下，数据仍然倾向于一个随时间演化的暗能量图景，这至少说明 (\Lambda)CDM 作为“默认答案”的地位不再安稳。首批基于全部五年数据的完整暗能量分析结果预计于2027年发布，届时判断将更具决定性。
三、超预期收官之后：DESI的扩展巡天与遗产
“圆满完成”并不意味着观测的终止。根据项目规划，DESI的观测将持续至2028年，覆盖天区将从一万四千平方度扩展至约一万七千平方度。扩展巡天将瞄准更难观测的天区，并对部分已有天区进行重复扫描以获取更暗弱的星系，目标是绘制更致密、更精细的宇宙结构图，进一步提升暗能量测量的精度。
与此同时，数据释放的节奏也在加快。DESI DR2 的宇宙学参数链和配套数据产品已于2025年10月提前公开，允许合作组之外的科学家复现结果并探索新的分析路径。这种开放策略的回报可能是深远的：DESI的最终遗产不仅是一组暗能量参数的约束，更是一个被全球宇宙学界反复挖掘、交叉检验的三维宇宙数据库。
从更长的历史尺度看，DESI属于所谓的“第三代”光谱巡天。在它之后，以Spec-S5、广域光谱望远镜（WST）为代表的下一代项目已在规划中，目标是将数据量再提升一个数量级。DESI五年巡天所积累的光纤定位技术、数据处理流水线和星系分类算法，都将成为这些后继者的技术基础。
四、客观审视：DESI改变了什么，没有改变什么
如果要用一句话概括DESI的现状：它把暗能量动力学从“理论思辨”拉入了“数据检验”的射程之内，但尚未给出终审判决。
它确实做到了几件事。其一，以空前的统计量确立了BAO作为宇宙膨胀标准尺的统治地位，在红移0.3到2.3的宽广区间内给出了系统误差可控的膨胀史测量。其二，积累的 evidence 足以让宇宙学界认真对待“(w) 可能演化”的假设，而非将其视为对 (\Lambda)CDM 的过度拟合。其三，展示了国际大科学合作的运作效率——九百余名科学家、七十余家机构、五年如期完成并超预期产出，这在任何一个学科都不是理所当然的事。
但它没有做到的事同样清晰。动力学暗能量的显著性仍处于“有趣但未定论”的区间，依赖数据集组合和统计先验。哈勃常数张力并未因DESI数据而消解；DESI+BAO 与 SH0ES 本地测量之间的分歧依然存在，且不因暗能量状态方程的放宽而自动弥合。暗能量的微观物理本质——它究竟是真空能、某种标量场，还是引力理论本身需要修改的信号——DESI无法回答。
2027年的全数据结果或许会让天平向某一侧倾斜。在那之前，DESI留给天文学界的，是一张前所未有的宇宙地图，和一个比五年前更加开放的问题。
相关问题与回答
问：DESI是什么的缩写？它安装在哪里？
答：DESI全称 Dark Energy Spectroscopic Instrument，即暗能量光谱仪。它安装在位于美国亚利桑那州基特峰国家天文台的尼古拉斯·U·梅奥尔4米望远镜上。
问：DESI五年巡天观测了多少天体？
答：DESI在五年任务期内共获取了超过4700万个星系和类星体的光谱，超出原定3400万的目标约38%，此外还记录了约2000万颗银河系恒星的光谱。
问：什么是重子声学振荡（BAO）？为什么DESI要测量它？
答：BAO是宇宙早期等离子体中声波传播留下的特征尺度，在宇宙膨胀过程中被“冻结”为一个已知的物理尺度。通过测量不同距离处星系分布中这个尺度的表观大小，可以推算出宇宙在不同历史时期的膨胀速率，从而约束暗能量的性质。
问：DESI关于暗能量的核心发现是什么？
答：DESI基于前三年数据的分析表明，在允许暗能量状态方程随时间变化的模型中，标准宇宙学常数模型（(w=-1)）被排除的显著性在约2.8(\sigma)至4.2(\sigma)之间，具体数值取决于所结合的超新星数据集。这意味着暗能量可能并非恒定不变，但该结果尚不足以构成决定性发现。
问：DESI巡天结束了吗？后续还有什么计划？
答：原定的五年巡天计划已于2026年4月宣布完成，但观测并未停止。DESI将持续运行至2028年，将覆盖天区从约14000平方度扩展至约17000平方度。基于全部五年数据的完整宇宙学分析预计于2027年发布。
问：中国参与了DESI吗？
答：是的。中国科学院国家天文台是DESI国际合作组的成员机构，科研人员参与了望远镜观测值班，并在动力学暗能量、极贫金属星系、活动星系核等方向开展了科学研究。
问：DESI的数据是公开的吗？
答：DESI合作组采取分阶段公开策略。DR2的宇宙学参数链和配套数据产品已于2025年10月提前向公众释放，完整的数据释放随后进行。DR1的宇宙学链和增值星表也已公开。
问：什么是 (w_0w_a)CDM 模型？
答：这是描述暗能量状态方程随时间演化的常用参数化框架，(w(a) = w_0 + (1-a)w_a)，其中 (a) 是宇宙标度因子。(w_0) 是当前时刻的状态方程值，(w_a) 描述其随时间的变化率。标准宇宙学常数对应 (w_0=-1)、(w_a=0)。
问：DESI的结果是否意味着标准宇宙学模型被推翻了？
答：不能这样解读。DESI的数据在 (\Lambda)CDM 框架下仍可拟合，问题在于不同数据集偏好的参数值存在张力。动力学暗能量的证据是“提示性”而非“决定性”的，最终判断有待全部五年数据的分析结果。