亚利桑那州的一台改装望远镜制作了一张临时地图,这已经是有史以来最大的宇宙三维地图——而该仪器仅完成了其五年任务的十分之一。
暗能量光谱仪 (DESI) 是加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室与世界各地科学家的合作项目,于 2015 年至 2019 年间安装在索诺兰沙漠基特峰国家天文台的 Mayall 望远镜上,距离约 50 英里(88公里)在图森以西,并且已经进行了不到一年的调查。
其目的是创建一个更大的宇宙 3D 地图,以更好地理解暗能量的物理特性,暗能量是加速宇宙膨胀的神秘力量。
“它有很多美丽之处,”伯克利实验室从事该项目的物理学家朱利安盖伊说。“在 3D 地图中的星系分布中,存在巨大的星团、细丝和空隙。
“它们是宇宙中最大的结构,”他补充说。“但在它们中,你会发现早期宇宙的印记以及从那时起它的膨胀历史。” 研究人员希望了解暗能量的影响可以帮助他们确定宇宙的最终命运。
DESI 团队使用 2021 年 1 月发布的一张巨大的宇宙二维地图来为几周后开始的三维调查准备仪器。
新的 3D 地图精确定位了超过 750 万个星系的位置,大大超过了2008 年斯隆数字巡天 创下的大约 930,000 个星系的先前记录。
银河调查
根据伯克利实验室的一份声明,DESI 收集了数百万个星系的光谱图像,这些星系分布在大约三分之一的天空中。
通过检查来自每个星系的光的色谱,科学家们可以确定光已经“红移”了多少——也就是说,由于宇宙膨胀引起的多普勒效应,向光谱的红端拉伸。一般来说,星系的红移越大,它离开的速度越快,离地球上的观测者就越远。
我们的宇宙自大约 138 亿年前的大爆炸开始以来一直在膨胀,现在它比我们所能看到的最远距离 大得多——至少有920 亿光年宽。
根据声明,DESI 项目的科学家希望他们的 3D 宇宙地图能够揭示天空的“深度”,并帮助他们绘制星系团和超星系团的图表。因为这些结构带有它们最初形成的回声,作为婴儿宇宙物质中的物理涟漪,研究人员希望利用这些数据来确定宇宙的膨胀历史——以及它的最终命运。
“我们的科学目标是测量原始等离子体中波的印记,”盖伊说。“令人惊讶的是,我们实际上可以在数十亿年后检测到这些波的影响,而且在我们的调查中如此之快。”
暗能量
科学家们过去认为宇宙以恒定的速度膨胀,或者宇宙中的物质和能量的结合最终可能导致膨胀减慢。但在上个世纪末期对称为超新星的强大恒星爆炸的观测表明,膨胀实际上正在加速,因此科学家创造了“暗能量”一词来解释这种意想不到的现象。
现在的计算表明,暗能量约占可观测宇宙总能量的 70%。暗能量的影响现在被认为是爱因斯坦广义相对论中包含的“宇宙常数” ;据史密森尼杂志报道,近几十年来,了解暗能量已成为一项重要的科学目标。
声明称,随着宇宙的膨胀,似乎会产生更多的暗能量,从而加速了宇宙的膨胀。
最终,暗能量的影响将决定宇宙的命运——无论它是永远膨胀、自我撕裂还是在一种反向大爆炸中再次坍缩。
DESI 现在每月对大约 250 万个星系的红移进行编目。该团队预计将在 2026 年完成 3D 测量图,届时望远镜将观测到大约 3500 万个星系。
DESI 科学家本周在伯克利实验室主办的名为 CosmoPalooza 的网络研讨会上展示了该仪器的一些早期天体物理学结果。