暗能量光譜儀創(chuàng)建迄今最大宇宙3D地圖

  ICC訊 美國暗能量光譜儀（DESI）項目打破了之前所有3D星系調(diào)查的紀錄，在完成前7個月的調(diào)查后，創(chuàng)建了有史以來最大、最詳細的宇宙地圖。這張極其詳細的3D地圖將有助于更好地了解暗能量及宇宙的過去和未來。調(diào)查使用的技術(shù)和取得的成就也將幫助科學(xué)家們揭示宇宙中最強大光源的秘密。

DESI的宇宙3D“CT掃描”圖。地球在左下角，每個彩色點代表一個星系，而星系又由1千億到1萬億顆恒星組成。

圖片來源： D. Schlegel/伯克利實驗室使用DESI的數(shù)據(jù)制作

  美國伯克利實驗室科學(xué)家朱利安·蓋伊說：“在3D地圖的星系分布中，存在巨大的星團、細絲和空隙。它們是宇宙中最大的結(jié)構(gòu)。但在其中，你會發(fā)現(xiàn)早期宇宙的印記，以及從那時起它的膨脹歷史。”

  完成調(diào)查任務(wù)需要收集覆蓋整個天空三分之一以上的數(shù)百萬個星系的詳細色譜圖像。通過將來自每個星系的光分解成它的光譜，DESI可確定光已經(jīng)紅移了多少，正是這些紅移讓DESI看到了天空的深度。

  一般來說，一個星系的光譜紅移越多，它就越遠。借助3D宇宙地圖，物理學(xué)家可繪制星系團和超星系團的圖表。這些結(jié)構(gòu)帶有它們最初形成的回聲，當(dāng)時它們只是嬰兒宇宙中的漣漪。通過梳理這些回聲，物理學(xué)家可使用DESI的數(shù)據(jù)來確定宇宙的膨脹歷史。膨脹歷史與整個宇宙的命運息息相關(guān)。

  與此同時，DESI已在推動人們對超過100億年前的遙遠過去的理解取得突破。

  美國亞利桑那大學(xué)正在使用DESI數(shù)據(jù)了解小星系中中等質(zhì)量黑洞的行為。在大型星系中，活動星系核是已知宇宙中最亮的天體之一。但在較小的星系中，活動星系核可能更微弱，更難與新生恒星區(qū)分開來。DESI拍攝的光譜可幫助解決這個問題，它在天空中的廣泛覆蓋范圍將產(chǎn)生比以往更多的關(guān)于小星系核心的信息。反過來，這些核心將為科學(xué)家們提供有關(guān)在早期宇宙中如何形成明亮活動星系核的線索。

  英國杜倫大學(xué)則使用DESI數(shù)據(jù)了解類星體本身的演化。人們認為，類星體開始時被一層塵埃包圍，這使得它們發(fā)出的光變紅，就像太陽穿過陰霾一樣。隨著年齡的增長，它們會驅(qū)散這些灰塵并變得更藍。但由于缺乏關(guān)于紅色類星體的數(shù)據(jù)，很難檢驗這一理論。DESI正在改變這一點，發(fā)現(xiàn)的類星體比以往任何一次調(diào)查都多，最終調(diào)查數(shù)據(jù)中預(yù)計有240萬個類星體。

  目前，DESI項目已對超過750萬個星系進行了編目，并且還在以每月超過100萬個的速度增加。僅在2021年11月，DESI就對來自250萬個星系的紅移進行了編目。到2026年運行結(jié)束時，DESI的目錄中預(yù)計將擁有超過3500萬個星系，從而能進行各種各樣的宇宙學(xué)和天體物理學(xué)研究。