斯隆數字天空調查（SDSS）昨天（7月20日）發布了對有史以來最大的宇宙三維地圖的全面分析，填補了我們探索宇宙歷史的最大空白。
圖註：SDSS圖以彩色顯示，位於可觀察的宇宙（外球體，顯示宇宙微波背景中的波動）內。 我們位於此地圖的中心。地圖上每個用顏色編碼的部分的插圖都包括該部分中典型星系或類星體的圖像，以及eBOSS團隊在那裡測量的模式信號。當我們遙望遠方時，我們會時光倒流。因此，這些信號的位置揭示了宇宙在宇宙歷史中不同時間的膨脹率。 「我們既了解宇宙的古代歷史，也了解最近的膨脹歷史，但在110億年中期仍存在一個令人生畏的鴻溝。」猶他大學的宇宙學家凱爾·道森（Kyle Dawson）說，「五年來，我們一直在努力填補這一空白，並且我們正在利用這些信息來提供過去十年中宇宙學方面最重要的進展。」
新的結果來自擴展的重子振蕩光譜調查（eBOSS），這是100多名天體物理學家的國際合作，是SDSS的組成部分調查之一。新結果的核心是對覆蓋110億年宇宙時間的超過200萬個星系和類星體的詳細測量。
圖註：這張圖片說明了eBOSS和SDSS地圖對我們從最近20年的工作中對當前宇宙膨脹率和曲率的理解產生的影響。灰色區域顯示了我們10年前的知識。藍色區域顯示最佳電流測量結果，該測量結果結合了SDSS和其他程序。彩色區域的大小減小表明我們對擴展率的了解已得到提高。紅色區域顯示了SDSS數據對該改進的貢獻。宇宙曲率的測量結果顯示在水平軸上。SDSS結果為零，表明該宇宙是平坦的，並且在其他實驗的約束條件下得到了顯著改善。縱軸表示宇宙的當前膨脹率（哈勃常數）。SDSS和其他測量的哈勃常數測量值與附近星系的測量值不一致，後者在這些單位中發現的值接近74，而SDSS則為68。只有過去十年來從SDSS和其他實驗獲得的數據，才有可能發現這種差異。感謝世界各地成千上萬的科學家測量了宇宙大爆炸後不久產生的元素的相對量，並且研究了宇宙微波背景，使我們了解宇宙的初期狀態。我們還從星系圖和距離測量（包括SDSS以前各階段的距離）中了解了它在過去數十億年中的膨脹歷史。
「綜合起來，對eBOSS地圖的詳細分析和較早的SDSS實驗，現已提供了有史以來最廣泛的宇宙時間範圍內最準確的膨脹歷史測量結果。」 eBOSS調查科學家滑鐵盧大學的威爾·珀西瓦爾（Will Percival）說，「這些研究使我們能夠將所有這些測量結果與宇宙膨脹的完整故事聯繫起來。」
仔細觀察地圖，可以發現構成宇宙結構的細絲和空隙，始於宇宙只有30萬年的歷史。研究人員從這張地圖上測量了星系分布的模式，這些模式給出了我們宇宙的幾個關鍵參數，其準確度超過了百分之一。這些圖案的信號顯示在圖像的插圖中。
這張地圖代表了使用斯隆基金會望遠鏡20多年對宇宙進行測繪的共同努力。在這張地圖上揭示的宇宙歷史表明，大約在六十億年前，宇宙的膨脹開始加速，並且此後一直持續增長。這種加速的膨脹似乎是由於宇宙中一個神秘的看不見的成分，稱為「暗能量」，與愛因斯坦的相對論通論相一致，但與我們目前對粒子物理學的理解極難調和。
將eBOSS的觀察結果與嬰兒期的宇宙研究相結合，發現了這張宇宙圖中的裂縫。特別是，eBOSS團隊對宇宙當前膨脹率（「哈勃常數」）的測量比從到附近星系的距離中發現的值低約10％。 eBOSS數據的高精度意味著這種不匹配很可能不是偶然的，並且eBOSS數據的豐富多樣性為我們提供了多種獨立的方法得出相同的結論。
牛津大學的伊娃·瑪麗亞·穆勒（Eva-Maria Mueller）說：「只有在像我們這樣的地圖上，您才能真正確定哈勃常數不匹配。」他領導分析來解釋整個SDSS樣本的結果。 「 eBOSS的這些最新地圖比以往任何時候都更清晰地顯示了它。」
對於測得的膨脹率的這種差異，沒有廣泛接受的解釋，但是一個令人興奮的可能性是，來自早期宇宙的一種以前未知的物質或能量形式可能已經在我們的歷史上留下了痕跡。
總體而言，eBOSS團隊7月21日已公開發表了20多篇科學論文的結果。這些論文在500多頁中描述了該團隊對最新eBOSS數據的分析，標誌著該調查的主要目標已完成。
在eBOSS團隊中，世界各地大學的各個小組專注於分析的不同方面。為了製作可追溯到60億年的宇宙地圖部分，研究小組使用了大型紅色星系。更遠的地方，他們使用了更年輕的藍色星系。最後，為了繪製一百一十億年或更久以前的宇宙圖，他們使用了類星體，類星體是明亮的星系，被物質掉落到中央超大質量黑洞中照亮。這些樣本中的每一個都需要進行仔細的分析，以去除汙染物並揭示宇宙的格局。
「通過將SDSS數據與來自宇宙微波背景，超新星和其他程序的其他數據相結合，我們可以同時測量宇宙的許多基本特性，」穆勒說，「 SDSS數據涵蓋了大量的宇宙時間，它們為測量宇宙的幾何曲率提供了超前數據，可以發現宇宙的幾何曲率是平坦的。它們還可以使局部膨脹率的測量結果好於百分之一」。
eBOSS和SDSS更籠罩了暗能量的困擾，以及本地和早期宇宙膨脹率的不匹配，成為未來項目的遺產。 在接下來的十年中，未來的調查可能會解決這個難題，或者也許會發現更多的驚喜。
同時，在阿爾弗雷德·斯隆（Alfred P. Sloan）基金會和機構成員的持續支持下，SDSS的繪製宇宙圖任務還遙遙無期。SDSS當前階段的發言人，哈弗福德學院的凱倫·馬斯特斯（Karen Masters）描述了她對下一階段的興奮。 「斯隆基金會望遠鏡及其在拉斯坎帕納斯天文臺的近胎望遠鏡將繼續進行天文發現，繪製成千上萬顆恆星和黑洞，它們隨著宇宙的時間變化和演化而變化。」 SDSS團隊正忙於構建硬體以啟動此新階段，並期待著未來20年的新發現。