暗能量光谱仪创建迄今最大宇宙3D地图

想了解宇宙的过去和未来,我们需要一份最完整的三维地图。美国暗能量光谱仪(DESI)项目打破了之前所有3D星系调查的纪录,在完成前7个月的调查后,创建了有史以来最大、最详细的宇宙地图。这张极其详细的3D地图将有助于更好地了解暗能量及宇宙的过去和未来。调查使用的技术和取得的成就也将帮助科学家们揭示宇宙中最强大光源的秘密。

暗能量光谱仪创建迄今最大宇宙3D地图

DESI的宇宙3D“CT扫描”图。地球在左下角,每个彩色点代表一个星系,而星系又由1千亿到1万亿颗恒星组成。

【科普】暗能量:暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。人类对宇宙的研究表明:26.8%的宇宙总能是由暗物质组成的,暗物质就像胶水一样把所有物质连接在一起。新的一项研究发现,一部分暗物质正在消失,而导致他们消失的原因则是暗能量。 暗能量很有可能在消耗着暗物质,如果这一推论正确那这种现象将对宇宙的未来产生重大的影响。


在3D地图的星系分布中,存在巨大的星团、细丝和空隙。它们是宇宙中最大的结构。但在其中,你会发现早期宇宙的印记,以及从那时起它的膨胀历史

完成调查任务需要收集覆盖整个天空三分之一以上的数百万个星系的详细色谱图像。通过将来自每个星系的光分解成它的光谱,DESI可确定光已经红移了多少,正是这些红移让DESI看到了天空的深度。

暗能量光谱仪创建迄今最大宇宙3D地图

一般来说,一个星系的光谱红移越多,它就越远。借助3D宇宙地图,物理学家可绘制星系团和超星系团的图表。这些结构带有它们最初形成的回声,当时它们只是婴儿宇宙中的涟漪。通过梳理这些回声,物理学家可使用DESI的数据来确定宇宙的膨胀历史。膨胀的历史与整个宇宙的命运息息相关。

美国亚利桑那大学正在使用DESI数据了解小星系中中等质量黑洞的行为。在大型星系中,活动星系核是已知宇宙中最亮的天体之一。但在较小的星系中,活动星系核可能更微弱,更难与新生恒星区分开来。DESI拍摄的光谱可帮助解决这个问题,它在天空中的广泛覆盖范围将产生比以往更多的关于小星系核心的信息。反过来,这些核心将为科学家们提供有关在早期宇宙中如何形成明亮活动星系核的线索。

暗能量光谱仪创建迄今最大宇宙3D地图

英国杜伦大学则使用DESI数据了解类星体本身的演化。人们认为,类星体开始时被一层尘埃包围,这使得它们发出的光变红,就像太阳穿过阴霾一样。随着年龄的增长,它们会驱散这些灰尘并变得更蓝。但由于缺乏关于红色类星体的数据,很难检验这一理论。DESI正在改变这一点,发现的类星体比以往任何一次调查都多,最终调查数据中预计有240万个类星体。

目前,DESI项目已对超过750万个星系进行了编目,并且还在以每月超过100万个的速度增加。仅在2021年11月,DESI就对来自250万个星系的红移进行了编目。到2026年运行结束时,DESI的目录中预计将拥有超过3500万个星系,从而能进行各种各样的宇宙学和天体物理学研究。

暗能量光谱仪创建迄今最大宇宙3D地图

【科普】暗能量光谱仪(Dark Energy Spectroscopic Instrument,DESI)是由美国劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL)主导的计划,目的是创建更大宇宙3D地图揭开天体化学组成、距离、移动速度,以更理解加速宇宙膨胀的神秘暗能量。

DESI于2015年开始建造并安装在基特峰国家天文台的梅耶尔望远镜(Mayall)望远镜,2019年底首次亮相,然而恰逢新冠状病毒来袭导致望远镜关闭数月运行;2020年12月,DESI再次打开眼睛,望向天空开始测试软硬件;2021年5月正式展开科学调查。到现在仅仅过了7个月,科学家宣布DESI已制成有史以来最大、最详细的宇宙3D地图,收集超过750万个来自星系的光,且预计到2026年运行结束可以再增加2,750万个星系,远超之前史隆数字巡天调查的93万个星系成果。

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投稿时间:2022-01-20  最后更新:2022-08-15

标签:星系团   类星体   能量   宇宙   暗物质   地图   光谱仪   星系   天体   光谱   数据

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