DESI发布有史以来最大最精细宇宙三维地图

暗能量光谱仪 (DESI) 目前从位于亚利桑那州基特峰国家天文台的尼古拉斯·梅奥尔望远镜(Nicholas U. Mayall)上指向天空,其任务是绘制空间膨胀图、研究暗能量并创造及拼接最精细的宇宙 3D 地图。

DESI执行任务才七个月,我们就已经有了一张破纪录的、令人瞠目结舌的三维图像,展示了DESI的能力及其绘制空间地图的潜力。

DESI已经对750多万个星系进行了编目和图表绘制,并且每月新增100多万个星系。当其扫描工作在2026年完全结束时,它绘制的星系数量将超过3500万个,从而为天文学家提供了一个巨大的数据库用以宇宙研究。

宇宙3D地图
对宇宙进行超过50亿光年的“CT扫描”/(D.Schlegel/伯克利实验室/DESI数据)

加州劳伦斯·伯克利国家实验室的天体物理学家朱利安·盖伊说,它极具美感。

“在3D地图中星系的分布中,存在着巨大的星团、细丝和空洞。它们是宇宙中最大的结构。在其中,你会发现一个非常早期宇宙的痕迹,以及自那时以来宇宙扩张的历史。”

DESI由5000根光纤组成,每根光纤都由自己的小型机器人单独控制和定位。这些纤维直径必须控制在10微米以内,比人类头发都细,然后它们协同捕捉从宇宙照射到地球的光波。

通过这个光纤网络,该仪器拍摄了数百万个星系的光谱图像,覆盖超过三分之一的天空区域,然后计算多少光被红移——即由于宇宙的扩张,光线被推向了光谱的红端。(当宇宙膨胀时,星系彼此远离,它们的光变成更长、更红的光波,这被称为红移。星系越远,它的红移就越大。)

由于这种光可能需要长达数十亿年才能到达地球,因此可以使用红移数据来查看宇宙的深度:红移越大,事件就越远。此外,DESI绘制的结构可以进行反向工程,以查看它们最初开始的区域。


斯隆数字巡天完成的3D星系地图(左)和暗能量光谱仪头几个月3D星系地图(右)对比。

在上图的对比中我们可以发现,与此前的巡天调查相比,DESI的独特之处在于将测量比以往任何时候都多10倍的星系光谱,而且,可以收集到110亿年前天体发出的光。

DESI的主要目标是揭示更多关于暗能量的信息,暗能量占据70%的宇宙空间,并加快了宇宙的扩张速度。暗能量可能会将星系推向无限扩张,导致它们再次坍塌为某种形态——天文学家渴望获得更多信息。

英国达勒姆大学宇宙学家Carlos Frenk告诉我们:

“DESI将帮助我们寻找关于暗能量本质的线索。我们还将更多地了解暗物质及其在银河系等星系形成和宇宙进化中所起到的作用。”

已经发布的3D地图显示,科学家不必等到DESI完成工作就可以从其对太空的深入观察中受益。DESI另外的研究任务包括探索较小的星系是否像较大的星系一样拥有自己的黑洞。

发现黑洞的最佳方法是识别被拖入黑洞的气体、灰尘以及其它一些物质,但这在较小的星系中并不容易看到——DESI收集的高精度光谱数据应该会有所帮助。

然后是对类星体的研究,特别是由超大质量黑洞驱动的明亮星系,这些黑洞在数十亿年前就起到了路标的作用。DESI 将用于检验关于类星体的假设:它们开始时被一层尘埃包围,随着时间的推移会被驱散。

类星体周围的灰尘量被认为会影响它发出的光的颜色,这使得DESI可以完美地工作。到研究完成时,该仪器应该能够收集大约 240 万个类星体的信息。

达勒姆大学的天文学家维多利亚·福塞特说,DESI真的太棒了,它正在接收更多更暗、更红的遥远物体。

“我们发现了大量奇异的系统,包括我们以前无法详细研究的大量稀有物体样本。”

您可以在其官方主页上了解暗能量光谱仪的最新消息:
https://www.desi.lbl.gov