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新研究给出了当前宇宙大尺度结构的“快照”

2021-06-02 10:20:26    出处:科技日报

发表29篇新论文、绘出有史以来最大的星系图、延伸70亿光年的探索……会得出一个和以往认知不同的宇宙吗?据物理学家组织网5月31日消息,国际暗能量巡天(DES)项目组发表了一系列天文学重要成果,其中一项是,他们利用一片巨大天空区域中有史以来最大的星系样本,对宇宙的组成和变化进行了迄今最为精确的测量。这一研究既给出了当前宇宙大尺度结构的“快照”,亦提供了过去70亿年中结构演变的“电影”。

DES项目组使用暗能量相机对夜空进行成像。从2013年到2019年的时间里,相机于758个观测夜晚中,调查了数亿个天体。暗能量相机将天空中的十个区域选定为“深场”,并在整个观测过程中对其反复成像。在最终宣布的结果中,团队利用前3年的数据——在345个夜晚观测到2.26亿个星系,创建了宇宙中相对较新时期星系分布图谱,是迄今最大和最精确的星系图谱。研究人员将这些图像叠加,可以让人们“看见”更深远的星系。

为验证宇宙学模型,研究团队进行了弱引力透镜信号分析的同时,还精确地测量了其他因素,如更大尺度上的星系聚集、大质量星系团的频率、超新星的亮度和红移等。这些额外的测量与弱引力透镜分析结合,对宇宙学标准模型产生了更严格的约束。随后,研究团队将结果与欧洲空间局、普朗克天文台等的测量进行了比较,无论是DES项目组还是其他弱引力透镜项目,结果都显示当前的宇宙比预测的要更“滑”,引力透镜效应比预期的更小。但考虑到实验不确定等因素,结论仍认为,物质在整个宇宙中的分布方式与目前最好的理论——宇宙学标准模型的预测是一致的。

研究人员表示,在大尺度上,星系不是随机分布在整个空间中,而是由于暗物质引力而形成网状结构。项目组此次还测量了这个“宇宙网”在宇宙历史中是如何演化的,形成“宇宙网”的星系团反过来揭示了暗物质密度更高的区域。他们分析了1亿个星系的形状和光的图像,绘制成一份覆盖南半球1/4天空的暗物质地图,并于5月末发布了消息。

这一系列研究为未来至少十年的巡天调查铺了道路,同时标志着天文学的大数据时代真正开始。

总编辑圈点

几乎所有星系都在飞速远离银河系,离得越远,跑得越快。科学家相信神秘的暗能量正在加速宇宙的膨胀。但暗能量是什么,它又如何分布?这就需要更有针对的探测手段。暗能量巡天项目是一个国际合作项目,它以前所未有的精度,记录宇宙过去的膨胀历史和大尺度结构的构建过程。它在观测星空,也是在回溯历史。最,项目组发表了一系列重要科学成果,绘制了迄今为止最大的星系图和暗物质图。这对人类探索宇宙源起,揭秘基础物理,都能产生积极作用。(记者张梦然)

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