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梳理暗能量脉络,DESI 制成有史以来最大、最详尽宇宙 3D 地图

2024-11-02 209


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。现在,暗能量光谱仪(DESI)只花 7 个月就绘制出有史以来最大、最详尽的宇宙 3D 地图,包含 750 万个星系,还能清晰见到宇宙大尺度结构,天文学家将从中学到很多新东西。

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,目的是建立更大宇宙 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。

当今宇宙约 70% 由暗能量构成,这是一种推动宇宙加速膨胀的神秘能量,随着宇宙膨胀又有更多暗能量突然出现,于是暗能量比例在此循环中不断上升,最终暗能量将决定当今宇宙的命运,是持续膨胀?在另一场大爆炸中塌缩回原点?还是膨胀到最后撕裂自己?回答这些问题便是 DESI 的目的。

当你看到一个星系,要知道那里的暗物质含量可能有一般物质 5 倍以上,利用这些星系绘制出宇宙三维地图可进一步揭开潜在暗物质分布网。

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,远超之前史隆数位巡天调查的 93 万个星系成果。

▲ DESI 到目前为止扫描制成的宇宙 3D 地图,地球位于左下角,往处女座方向眺望逾 50 亿光年远。(Source:劳伦斯伯克利国家实验室)

上图中,地球位于左下角,往处女座方向眺望逾 50 亿光年远,可以看见每个彩色点都代表一个星系,而星系又由数千亿颗恒星组成;重力作用又将星系拉入由密集星团、细丝和宇宙空洞组成的“宇宙网”。

科学家也使用 DESI 数据来了解小星系内中等质量黑洞的行为,如果它们吸引足够多物质且在进入黑洞过程中温度高于核,就会形成活跃星系核(AGN),过往较小星系中的活跃星系难以和新生恒星区分,但 DESI 拍摄的光谱可以帮助解决这问题。

此外,也有科学家开始使用 DESI 数据了解类星演化,人们认类星体刚开始被一层尘埃包围,导致它们发出的光变红,但随着年龄增长驱散灰尘,光开始改为蓝色,过去我们缺乏红色类星数据故难以检验此理论,现在 DESI 预计最终调查数据将包含 240 万个类星体,可帮科学家更详细研究。

  • Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) creates largest 3D map of the cosmos
  • Largest dark energy map could reveal the fate of the universe
  • Take a Look at The Largest And Most Detailed 3D Map of The Universe Ever Made

(首图来源:费米实验室)

2022-01-20 16:59:00

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