科学家们发现一种被称为“暗能量”的神秘压力占宇宙总能量的68%，但到目前为止我们对它所知甚少。探索暗能量的本质是美国宇航局建造广域红外探测望远镜(WFIRST)的主要原因之一，这是一架太空望远镜，其测量结果将有助于阐明暗能量之谜。随着对暗能量的更好理解，我们将对宇宙过去和未来的演化有更好的认识。
不断扩大的宇宙
直到20世纪，大多数人都认为宇宙是静止的，在整个永恒中本质上保持不变。当爱因斯坦在1915年提出广义相对论时，描述了引力在时空结构中的作用，他困惑地发现该理论表明宇宙要么膨胀要么收缩。他做了一些改变来维持一个静态的宇宙，添加了一些他称之为“宇宙常数”的东西，尽管没有证据表明它确实存在。这种神秘的力量被认为能抵消万有引力，使一切保持原位。
然而，在20世纪20年代即将结束的时候，天文学家乔治·勒梅特和埃德温·哈勃有了一个惊人的发现，除了极少数例外，星系之间正在相互远离。宇宙远非静止的——它在向外膨胀。因此，如果我们想象回缩膨胀，一定有一段时间，宇宙中所有的东西都是几乎不可能的热和紧密地在一起。
世界末日:火还是冰?
大爆炸理论描述了宇宙从最初的超热、超密状态膨胀和演化的过程。科学家们从理论上推断，重力最终会减缓，甚至可能完全逆转这种膨胀。如果宇宙中有足够的物质，引力就会战胜膨胀，宇宙就会在一场猛烈的“大爆炸”中坍塌。
否则，膨胀将永远不会结束——星系将越来越远，直到它们穿过可观测宇宙的边缘。我们遥远的后代可能不知道其他星系的存在，因为它们离我们太远，我们看不见。随着宇宙逐渐变成冰冷的黑色，现代天文学的大部分内容有一天可能会沦为传说。
宇宙不仅在膨胀，而且在加速膨胀
天文学家已经通过使用地面望远镜研究相对较近的超新星爆炸来测量膨胀率。1998年，哈勃太空望远镜对更遥远的超新星的观测帮助表明，宇宙在过去实际上比现在膨胀得更慢，这个谜团随之升级。正如每个人所认为的那样，宇宙的膨胀并没有因为引力而减速。这是加快。
快进到今天。虽然我们仍然不知道到底是什么导致了加速度，但它已经被命名为暗能量。这种神秘的压力一直没有被发现，因为它是如此之弱，重力超过了它的规模的人类，行星，甚至星系。当你阅读的时候，它就在你的房间里，在你的身体里，但是重力抵消了它，所以你不会飞出你的座位。只有在星系间的尺度上，暗能量才会变得引人注目，就像一种对引力的弱反作用力。
什么是暗能量?
暗能量到底是什么?未知的比已知的要多，但是理论家们正在寻找一些可能的解释。宇宙加速可能是由一种新的能量成分引起的，这需要对爱因斯坦的引力理论做一些调整——也许宇宙常数，爱因斯坦称之为他最大的错误，毕竟是真实的。
或者，爱因斯坦的引力理论可能会在宇宙尺度上崩溃。如果是这样的话，这个理论将需要被一个新的理论所取代，这个理论将包含我们所观察到的宇宙加速度。理论家们仍然不知道正确的解释是什么，但WFIRST将帮助我们找到答案。
WFIRST将照亮暗能量
之前的任务已经收集了一些线索，但到目前为止，它们还没有得出强烈支持一种解释而非另一种解释的结果。WFIRST的分辨率与哈勃的相机相同，但视野要大100倍，它将拍摄出前所未见的宇宙大照片。这项新任务将通过测绘物质在宇宙中的结构和分布，以及测量大量遥远的超新星，以其他望远镜无法做到的方式，推进对暗能量之谜的探索。研究结果将揭示暗能量在宇宙中的作用，以及暗能量是否以及如何在宇宙历史上发生变化。
该任务将使用三种调查方法来寻找暗能量的解释。高纬度光谱测量将使用“标准标尺”技术测量数百万个星系的精确距离和位置。测量星系的分布如何随距离变化将为我们提供一个了解暗能量随时间演化的窗口。这项研究将把星系的距离与宇宙大爆炸后声波的回声联系起来，并将检验爱因斯坦关于宇宙年龄的引力理论。
高纬度成像测量将测量大量星系和星系团的形状和距离。大质量物体的巨大引力扭曲了时空，导致更远的星系出现扭曲。通过观察扭曲的程度，科学家可以推断出整个宇宙的质量分布。这包括我们能直接看到的所有物质，比如行星和恒星，以及暗物质——另一个只有通过对正常物质的引力作用才能看到的黑暗宇宙之谜。这项调查将提供一个独立的测量宇宙中大规模结构的增长和暗能量如何影响宇宙。
WFIRST还将在发现加速膨胀的观测基础上，对一种爆炸恒星进行调查。Ia型超新星发生在一颗白矮星爆炸时。Ia型超新星通常在其峰值具有相同的绝对亮度，因此被称为“标准烛光”。这意味着天文学家可以通过观察它们在地球上看起来有多亮来确定它们离地球有多远——而且它们离地球越远，看起来就越暗。天文学家还将观察超新星发出的特定波长的光，以发现濒死恒星离我们有多快。通过将距离与亮度测量相结合，科学家们将看到暗能量是如何随着时间的推移而进化的，这与两项高纬度调查结果相互印证。
“WFIRST的任务是将这三种方法结合起来。这将导致一个非常强大和丰富的解释暗能量的影响,将使我们能够作出一个明确的声明关于暗能量的本质,“奥利维尔•多尔说,科学家在帕萨迪纳市的美国宇航局喷气推进实验室,加州和领导者的团队计划第一个与WFIRST两种调查方法。
发现暗能量在过去是如何影响宇宙膨胀的，将有助于我们了解暗能量如何影响未来的膨胀。如果它继续加速宇宙的膨胀，我们可能注定要经历一次“大撕裂”。在这种情况下，暗能量最终将主导基本的力量，导致所有目前捆绑在一起的东西——星系、行星、人类——分裂。探索暗能量将使我们能够研究，甚至可能预测宇宙的命运。