梳理暗能量脈絡,DESI 製成有史以來最大、最詳盡宇宙 3D 地圖

作者 | 發布日期 2022 年 01 月 19 日 15:05 | 分類 天文 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


想了解宇宙的過去和未來,我們需要一份最完整的三維地圖。現在,暗能量光譜儀(DESI)只花 7 個月就繪製出有史以來最大、最詳盡的宇宙 3D 地圖,包含 750 萬個星系,還能清晰見到宇宙大尺度結構,天文學家將從中學到很多新東西。

暗能量光譜儀(Dark Energy Spectroscopic Instrument,DESI)是由美國勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL)主導的計畫,目的是建立更大宇宙 3D 地圖揭開天體化學組成、距離、移動速度,以更理解加速宇宙膨脹的神祕暗能量。

當今宇宙約 70% 由暗能量構成,這是一種推動宇宙加速膨脹的神祕能量,隨著宇宙膨脹又有更多暗能量突然出現,於是暗能量比例在此循環中不斷上升,最終暗能量將決定當今宇宙的命運,是持續膨脹?在另一場大爆炸中塌縮回原點?還是膨脹到最後撕裂自己?回答這些問題便是 DESI 的目的。

當你看到一個星系,要知道那裡的暗物質含量可能有一般物質 5 倍以上,利用這些星系繪製出宇宙三維地圖可進一步揭開潛在暗物質分布網。

DESI 於 2015 年開始建造並安裝在基特峰國家天文台的梅耶爾望遠鏡(Mayall)望遠鏡,2019 年底首次亮相,然而恰逢新冠狀病毒來襲導致望遠鏡關閉數月運行;2020 年 12 月,DESI 再次打開眼睛,望向天空開始測試軟硬體;2021 年 5 月正式展開科學調查。

到現在僅僅過了 7 個月,科學家宣布 DESI 已製成有史以來最大、最詳細的宇宙 3D 地圖,收集超過 750 萬個來自星系的光,且預計到 2026 年運行結束可以再增加 2,750 萬個星系,遠超之前史隆數位巡天調查的 93 萬個星系成果。

▲ DESI 到目前為止掃描製成的宇宙 3D 地圖,地球位於左下角,往處女座方向眺望逾 50 億光年遠。(Source:勞倫斯伯克利國家實驗室

上圖中,地球位於左下角,往處女座方向眺望逾 50 億光年遠,可以看見每個彩色點都代表一個星系,而星系又由數千億顆恆星組成;重力作用又將星系拉入由密集星團、細絲和宇宙空洞組成的「宇宙網」。

科學家也使用 DESI 數據來了解小星系內中等質量黑洞的行為,如果它們吸引足夠多物質且在進入黑洞過程中溫度高於核,就會形成活躍星系核(AGN),過往較小星系中的活躍星系難以和新生恆星區分,但 DESI 拍攝的光譜可以幫助解決這問題。

此外,也有科學家開始使用 DESI 數據了解類星演化,人們認類星體剛開始被一層塵埃包圍,導致它們發出的光變紅,但隨著年齡增長驅散灰塵,光開始改為藍色,過去我們缺乏紅色類星數據故難以檢驗此理論,現在 DESI 預計最終調查數據將包含 240 萬個類星體,可幫科學家更詳細研究。

(首圖來源:費米實驗室