斯隆數字巡天最新發布:有史以來最大的宇宙三維地圖

2020-12-06 騰訊網

斯隆數字巡天最新發布有史以來最大的宇宙三維地圖，填補了我們在探索宇宙歷史方面可能存在的最重大空白。猶他大學宇宙學家凱爾·道森(Kyle Dawson)領導的研究團隊宣布了這一結果：我們對宇宙的遠古歷史和宇宙膨脹歷史都相當了解，但在110億年的中間有一個令人煩惱的差距，五年來，我們一直在努力填補這一空白，利用這些信息來提供過去十年來宇宙學方面一些最實質性的進展。

新研究結果來自擴展重子振蕩光譜研究（EBOSS），這是一個由100多名天體物理學家組成的國際合作項目，也是斯隆數字巡天（SDSS）的組成部分之一。新結果的核心是對200多萬個星系和類星體詳細測量，覆蓋了110億年的宇宙時間，與誕生已有138億年。多虧了來自世界各地數以千計的科學家測量了宇宙大爆炸後不久創造的元素相對量，並研究了宇宙微波背景，我們才知道了宇宙在萌芽階段的樣子。

研究還從星系圖和距離測量（包括斯隆數字巡天前幾個階段的測量）中了解了宇宙在過去數十億年的膨脹歷史。滑鐵盧大學的威爾·珀西瓦爾(Will Percival)說：綜合起來，對埃博斯地圖和早期斯隆數字巡天（SDSS）實驗的詳細分析，現在已經在有史以來最廣泛的宇宙時間範圍內，提供了最準確的宇宙膨脹歷史測量結果。這些研究使我們能夠將所有這些測量結果連接成一個完整的宇宙膨脹故事。

浩瀚宇宙的密碼

仔細觀察這張三維宇宙地圖，就會發現定義宇宙結構的細絲和空洞，從宇宙只有30萬年的時候開始。根據這張地圖，研究人員測量了星系分布的模式，這給出了宇宙的幾個關鍵參數，準確度超過1%。這張地圖也代表了20多年來使用斯隆基金會望遠鏡繪製宇宙地圖的總和。這張地圖揭示的宇宙歷史表明，大約在60億年前，宇宙的膨脹開始加速，並從那以後一直越來越快。

這種加速膨脹似乎要歸功於宇宙中一種神秘的無形組成：「暗能量」，這與愛因斯坦的廣義相對論一致，但卻極難與目前對粒子物理的理解相一致。結合埃博斯的觀察和對宇宙嬰兒期的研究，揭示了這幅宇宙圖景中的裂痕。尤其值得一提的是，埃博斯團隊對宇宙當前膨脹率(「哈勃常數」)的測量，比從遠處到附近星系的測量值要低約10%。重子振蕩光譜研究數據的高精度意味著，這種不匹配是由於偶然的可能性很小。

豐富多樣的重子振蕩光譜研究數據，讓科學家有多種獨立的方式得出相同結論。領導這項分析牛的津大學伊娃-瑪麗亞·米勒說：只有有了像這樣的宇宙地圖，才能真正肯定地說哈勃常數存在不匹配。這些最新宇宙地圖比以往任何時候都更清楚地顯示了這一點。對於測量到宇宙膨脹率的這種差異沒有廣泛接受的解釋，但一個令人興奮的可能性是：來自早期宇宙一種以前未知的物質或能量形式可能在宇宙歷史上留下了痕跡。

現在，重子振蕩光譜研究團隊總共公布了20多篇科學論文的結果，這些論文用500多頁描述了研究團隊對最新重子振蕩光譜研究數據的分析，標誌著研究關鍵目標的完成。在重子振蕩光譜研究團隊內部，世界各地大學的各個小組專注於分析不同方面。為了創建宇宙60億年前的地圖部分，研究小組使用了大型的紅移星系。在更遠的地方，使用更年輕的藍移星系。

最後，為了繪製宇宙過去110億年甚至更長時間的宇宙地圖，使用了類星體。這些樣本中的每一個都需要仔細分析，以去除汙染物，並揭示宇宙的模式。通過將斯隆數字巡天（SDSS）數據與來自宇宙微波背景、超新星和其他項目的額外數據相結合，研究可以同時測量宇宙的許多基本屬性。斯隆數字巡天（SDSS）數據覆蓋了如此大範圍的宇宙時間，以至於它們在測量宇宙幾何曲率的探測器中提供了最大進步。

博科園｜研究/來自：斯隆數字巡天/Sloan Digital Sky Surve

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