梳理暗能量脉络,DESI制成有史以来最大、最详尽宇宙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。现在,暗能量光谱仪(DESI)只花7个月就搭建出有史以来最大、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。

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,利用这些星系搭建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,远超之前史隆数字巡天调查的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,往处女座方向眺望超过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,往处女座方向眺望超过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),以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。

(首图来源:费米实验室)