天文与宇宙学

2026-09-26 · 基础科学前沿

最后更新：2026-09-26 ｜领域：科学·数理与材料｜说明：信息来源为公开网络资料，详见文末参考来源

概述

2025–2026 年的天文学与宇宙学由三股力量推动：詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）持续产出系外行星大气与早期宇宙观测；DESI 的星系巡天为「动态暗能量」提供了强烈但尚未定论的证据，直接挑战 ΛCDM 标准宇宙学模型；引力波天文学则进入大样本统计时代，探测事件总数快速累积。这三条线索共同构成了当前宇宙学「标准模型受挑战、观测精度快速提升」的整体图景。

最新进展（2025–2026）

JWST 的系外行星观测

TRAPPIST-1 系统大气刻画：TRAPPIST-1 是七颗地球大小岩石行星围绕近距红矮星运行的紧凑系统，是 JWST 大气刻画的重点目标。（James Webb Space Telescope: Discoveries That Are Rewriting Astronomy）
温度接近地球的罕见巨行星 TOI-199b：天文学家利用 JWST 对这颗土星大小、大气含甲烷的巨行星进行近距观测，发现其温度与地球惊人地相似；相关研究于 2026 年 5 月 20 日发表于《天文学杂志》。（“韦布”发现温度接近地球的罕见巨行星 — 中国日报网）
白矮星旁的行星 WD 1856 b：JWST 观测到木星大小的系外行星 WD 1856 b 凌星其白矮星宿主，测得质量与温度并探测到其大气，发现它比预期更暖，并推断其如何进入紧贴白矮星的轨道。（Press Releases — ESA/Webb）
半人马座 α 附近的潜在行星：JWST 在 2024 年 8 月探测到一个位于最近邻恒星系统半人马座 α 的候选行星，若被确认，将是最近（1.33 pc）、最冷（约 225 K）、最古老（约 5 Gyr）、周期最短（约 2–3 年）且质量最低的系外行星之一。（JWST: This is Just the Beginning! — STScI）

动态暗能量与宇宙学危机

DESI 的 BAO 测量：DESI（暗能量光谱仪）发布的数据构成了迄今最大的宇宙三维地图，其重子声学振荡（BAO）测量结合宇宙微波背景（CMB）与 Ia 型超新星数据后，显示出对 ΛCDM 模型的明显偏离，通常被描述为状态方程跨越 phantom 分界（即 quintom 行为）的动态暗能量（DDE）。（arXiv 2606.21826）（blog — DESI）
DR2 结果的倾向：DESI 第二次数据发布（DR2）的分析强烈倾向于一种与宇宙学常数不一致的暗能量，最佳拟合为随时间减弱的动态暗能量，尽管该结果尚未达到「金标准」显著性阈值。（Dynamical dark energy and the week that broke cosmology — Perimeter Institute）
与其他探针的组合：有研究指出，早期宇宙（CMB）约束偏好 phantom 相（w<−1），而晚期宇宙（BAO/SNIa）数据偏好 quintessence（w>−1）；综合数据暗示晚期存在相互作用。（Dynamical Dark Energy and the Unresolved Hubble Tension — arXiv）另有数据驱动研究给出暗能量与哈勃常数随时间演化的证据。（Evidence for dynamical dark energy with an evolving Hubble constant — A&A）
哈勃张力持续：由组合数据推断的哈勃常数与早期宇宙测量一致，表明哈勃张力（Hubble tension）依然存在。（arXiv 2512.07281v3）

引力波天文学

GWTC-4.0（O4a）：2025 年 8 月 26 日，LIGO-Virgo-KAGRA 合作组发布第四次观测运行前半段（O4a）结果，新增 128 个显著信号。（O4A CATALOG — LIGO）
GWTC-5.0（O4b）：2026 年 5 月 26 日发布 O4b 结果，新增 161 个引力波事件；自 2015 年首次探测以来，网络确认的事件总数达到 390 个。（GWTC-5.0: Updated LIGO–Virgo–KAGRA Catalog… — LIGO/Caltech）（O4B CATALOG — LIGO）
GW250114：2025 年 9 月 10 日，合作组宣布了迄今信噪比（SNR）最高的探测事件 GW250114，源自两个近等质量（约 34 与 32 太阳质量）、低自旋黑洞的并合。（GW250114: 10 years of gravitational-wave astronomy — LIGO）

核心技术与关键概念

重子声学振荡（BAO）：早期宇宙声波在物质分布中留下的特征尺度，可用作「标准尺」测量宇宙膨胀历史，是约束暗能量的关键探针。
动态暗能量（DDE）：暗能量密度或状态方程随时间变化的模型，区别于宇宙学常数 Λ 的常值假设。
phantom divide / quintom：状态方程参数 w 跨越 −1 分界的行为，是当前 DESI 数据分析中的核心现象学描述。
哈勃张力：由早期宇宙（CMB）与晚期宇宙（距离阶梯等）推断的 H₀ 不一致问题。（arXiv 2512.07281v3）
引力波事件目录（GWTC）：LIGO-Virgo-KAGRA 累积发布的暂现源目录，是群体统计与天体物理推断的基础。

关键数据与评测结果（附来源）

事项	数据	来源
JWST 系外行星 TOI-199b	土星大小、含甲烷、温度近似地球	中国日报网
半人马座 α 候选行星	1.33 pc、约 225 K、约 5 Gyr	STScI
GWTC-4.0 新增信号	128 个	LIGO
GWTC-5.0 新增事件	161 个（累计 390）	LIGO/Caltech
GW250114 黑洞质量	约 34 与 32 太阳质量	LIGO
DESI 暗能量倾向	动态暗能量、w 跨 −1	DESI

趋势与争议

ΛCDM 是否失效仍在争论：DESI 结果被部分报道称为「打破宇宙学的一周」，但显著性尚未达金标准，学界仍在比较系统误差、模型选择与不同探针间的张力。（Perimeter Institute）
暗能量与哈勃张力的耦合：有研究尝试用暗能量的红移演化统一解释二者，但结论依赖模型假设，需更多独立观测。（A&A）
引力波天文学进入统计时代：事件数从数十跃升至数百，使黑洞质量分布、并合率等群体性质成为研究重点。
系外行星大气刻画的可信度：JWST 的高精度光谱带来丰富信号，但生物标志物与大气成分的统计显著性仍存在方法学争议。