史上最完整3D宇宙地圖!從地球穿越到宇宙邊界,解密138億年歷史

2020-12-05 四川人在香港

全球100多位天文學家共同參與的「史隆數位巡天」計劃,經歷數十年收集數據與觀測,構建了有史以來最大規模的3D宇宙地圖,解密138億年漫長的宇宙歷史究竟發生過什麼事。這堪稱是近年宇宙學最重大的進展,科學家19日一併公開了宇宙地圖,以及與其相關的23篇學術論文,當中顯示逾400萬個星系與明亮類星體的詳細測量結果,包含規模與發出訊號。

加拿大安大略滑鐵盧大學(University of Waterloo)學者柏希瓦爾(Will Percival)表示:「這些研究使我們能夠將所有測量結果聯繫起來,形成宇宙膨脹的完整故事。」

導致宇宙不斷膨脹的暗能量

美國政府支持的史隆數位巡天計劃(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)於20多年前啟動,全球三十多個天文機構的100多位天文學家都有參與。3D宇宙地圖屬於該計劃的子項目「eBOSS」(Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey,延展重子振蕩光譜調查),eBOSS結合了SDSS先前的成果,找到更多隱藏在黑暗宇宙裡的類星體和暗星系,充實科學家對宇宙演化的理解。

宇宙迄今一直不斷擴張,過去科學家一直無法確定其膨脹的速度,而這份最新公開的3D地圖其中一項突破即是,解釋了宇宙在每個時間段的膨脹程度。參與該計劃的俄亥俄州立大學天體物理學家羅斯(Ashley Ross)指出:「我們想知道導致宇宙膨脹的神秘事物──暗能量──是如何隨時間拓展的。」

宇宙急速膨脹也是科學家的未解之謎,想像一道煙火在天空中綻放,煙花一下子迅速爆開後,散開速度理應會減緩。而這份地圖卻發現,宇宙大爆炸之後,往外擴散速度逐漸變慢的宇宙物質,在60億年前又開始急速膨脹。此外地圖還揭示了宇宙形成初期的組成物質,該物質是「從宇宙只有30萬年歷史時就存在的,也是形成宇宙結構的基礎」,還有宇宙大框架「纖維狀結構」之間的空洞( Void)。

研究小組指出,暗能量是宇宙中一種看不見的神秘成分,它導致宇宙大約在60億年前開始加速膨脹,自那時起,宇宙就擴展的「越來越快」。聲明表示,關於暗能量究竟是什麼,仍有許多懸而未決的問題,這些難題將留給未來的研究項目和研究人員,因為目前關於暗能量的假設與科學家對粒子物理學的理解相違背。

填補110億年的空白

科學家估計宇宙大約有138億年歷史,而該地圖解密了宇宙大爆炸約30億年後到近代的擴展歷史,科學家先前未能深入探索,這110億年間(約佔宇宙史80%)宇宙是如何膨脹的。

美國猶他大學(University of Utah)宇宙學家道森(Kyle Dawson)19日領導SDSS團隊公開這張3D地圖,他在一份聲明中表示,這份地圖填補了過去未知的空白。他說:「我們都非常了解宇宙古代歷史及其最近的擴張歷史,但關於其中110億年的時間發生了什麼事,仍存在難解的鴻溝。5年來,我們一直在努力填補這個空白,利用這些信息來產出宇宙學過去10年來最重要的進展。」

研究人員在聲明中說,SDSS「完成繪製宇宙地圖的任務距離完成還有很遠」,「SDSS團隊正忙於構建硬體設備以啟動下個新階段(繪製星體和黑洞的地圖),並期待著未來20年的新發現。」

相關焦點

  • 138億光年外的宇宙是什麼?那裡是宇宙的盡頭嗎?
    大約38萬年後,宇宙發出了最早的光,它們穿越時空,來到如今的地球上。這些光子已經變成了肉眼不可見的微波,可以用射電望遠鏡探測到,它們被稱為宇宙微波背景輻射。之所以稱之為背景輻射,是因為它們是最為古老的光子,而且均勻地分布在宇宙的各個角落。當我們望向時間的盡頭時,最終所能看到的光子就是宇宙微波背景輻射。更早之前的宇宙沒有自由光子,我們無法看到當時的情況。
  • 138億光年外的宇宙是什麼?那裡是宇宙的盡頭嗎?
    根據目前最為精確的觀測數據,宇宙的起源時間為距今138億年前,宇宙從奇點大爆炸中創生。大約38萬年後,宇宙發出了最早的光,它們穿越時空,來到如今的地球上。這些光子已經變成了肉眼不可見的微波,可以用射電望遠鏡探測到,它們被稱為宇宙微波背景輻射。
  • 史上最大的宇宙3D地圖公布,揭示宇宙缺失的110億年歷史 | 科學GIF
    在此後的20多年間,這個名為斯隆數字巡天(SDSS)的項目記錄了大量星系的方位及距離,為我們繪製了前所未有的宇宙地圖,不斷加深我們對於宇宙演化的認知。就在最近,作為SDSS項目的一部分,拓展重子振蕩光譜巡天(eBOSS)項目又取得了新進展。在超過20篇論文中,eBOSS團隊公布了迄今為止最大的宇宙3D地圖,這張地圖也為我們揭開了宇宙演化過程中一段缺失的歷史。
  • 宇宙的138億年又被科學家推翻了?
    在很長時間裡,科學上對於宇宙年齡的主流推論和計算都指向了138億年,上下3700萬年。當然,這些不確定的誤差部分在整個138億年中相對不值一提,這源自三個宇宙學參數測量過程中的不確定因素。12億年。這項研究將地球與50個不同星系的「可觀測量」進行了對比,並調整了哈勃常數,專家們通過調整後的數據重新配置了塔利-費舍爾關係,最終得出了新結論。通過新的方法,研究人員計算出新的哈勃常數為75.1,最終得出宇宙大約有126億年的歷史的結論。而主流觀點認為哈勃常數是70,所以才有了宇宙138億年的歷史的結論。
  • 繪製了20年的宇宙地圖之後,科學家們發布了最詳細的3D地圖
    在繪製了20年的宇宙地圖之後,科學家們發布了最詳細的3D地圖,下圖是它的樣子。,並意識到它在過去幾十億年裡的膨脹;然而,在很長一段時間裡,中間110億年的間隔一直是個謎。「我們對宇宙的古代歷史和最近的膨脹歷史都相當了解
  • 科學家稱宇宙直徑930億光年,但年齡只有138億年,前後不矛盾嗎?
    在現在的科學論證中,科學家早前提出的宇宙直徑約為930億光年的說法受到了普遍認同,在經過一系列的數據演示和推算之下,宇宙930億光年的直徑是目前比較可信的一種推斷。當然這只是人類以目前的技術來探測到的宇宙邊界,但宇宙的直徑絕對不止930億光年,而且宇宙每時每刻都在加速膨脹,這個邊界更是難以預測。但是和宇宙的年齡相比,宇宙至今約有138億的歷史,按照光走一年的距離為一光年來算,宇宙現在應該只有138億光年的直徑才對,為何是930億光年?
  • 人類如何確定宇宙誕生138億年?
    138億年,而且科學家們對這個數字非常有信心。但在過去一直是錯誤的(過去有很多宇宙年齡的數據,如200億歲,150億歲,137億歲,30億歲等等),現在最精確的138.17億歲可能又錯了嗎?在數十億年的時間裡,星系融合在一起,形成了我們今天所看到的宇宙。從各種來源收集的數據,包括宇宙微波背景,星系的大規模聚集,遙遠的超新星,重子聲學振蕩,到達了一個單一的,引人注目的圖景:一個已經有138億年歷史的宇宙。
  • 宇宙年齡138億年,為何直徑卻有930億光年?
    科學家一直想尋找到其中確切的答案,可是由於宇宙實在太大了,現在人類對宇宙的認識只是皮毛而已,更不用說像「宇宙是怎麼來的」這樣的終極奧秘了,如果人類能夠解開宇宙起源之謎,那麼人類文明等級至少可以提升四個等級,從0.7級文明直接躍升到宇宙5級文明,但是對於人類來說很難很難,畢竟人類的文明等級不到一級,直接升到五級文明不太現實。
  • 科學家繪製迄今最完整宇宙3D地圖呈現5萬星系
    據悉,這是迄今為止繪製的最完整的3D本地宇宙地圖,所涵蓋的星系最遠距地球3.8億光年  北京時間6月17日消息,科學家繪製了一幅壯觀的臨近宇宙3D地圖,呈現2微米全天巡天計劃(以下簡稱2MASS)在紅外線條件下觀測到的5萬個星系。這幅不可思議的星系圖可幫助科學家了解宇宙如何形成和演變。據悉,這是迄今為止繪製的最完整的3D本地宇宙地圖,所涵蓋的星系最遠距地球3.8億光年。
  • 迄今最完整宇宙 3D 地圖誕生 可呈現 5 萬星系
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  • 穿越138億年 宇宙第一波親吻人類
    北京時間3月18日凌晨,一場跨越138億年的「考古發掘」終於有了結果,你可能需要深深深呼吸,才能一口氣讀下來這個重大發現——當宇宙年齡大約只有萬億分之萬億分之萬億分之一秒時,它被猛烈撕開時留下的痕跡。不是依靠考古鏟,而是一臺架設於南極的望遠鏡;發掘地點不是地下皇宮,而是茫茫宇宙中。當天,美國哈佛大學史密森天體物理中心宣布,他們首次觀測到原初引力波存在的證據。原初引力波來自138億年以前,宇宙開始爆炸的那一刻。
  • 把宇宙138億年歷史壓縮成一年,人類會在什麼時候出現?
    筆者-小文宇宙的歷史很漫長,而相較於宇宙,無論是地球還是人類都顯得微不足道。我們知道,宇宙現在的歲數是138億年,但如果將這138億年壓縮成一天,那麼人類又是在這一年的哪個時候出現的呢?科學家給出了答案。
  • 宇宙是如何在138億年的時間裡膨脹到460億光年的
    如果宇宙有138億年的歷史,光速確實是我們的宇宙速度極限,我們能看到多遠?答案似乎很明顯:138億光年,因為一光年是光一年能走的距離,沒有什麼能比這更快。不幸的是,就像很多顯而易見的答案一樣,當你把你的邏輯常識應用到它們上面時,事情實際上並不是這樣的。實際上,如果你看你能看到的最遠的東西,然後問「它有多遠」,答案要遠得多:460億光年。
  • 把宇宙138億年歷史壓縮成1年:看完懷疑人生
    如果把138億年的宇宙歷史壓縮到一年,人類出現在哪個月?5月?9月?著名科普作者、天文學家卡爾﹒薩根在《伊甸園的龍》中提出的宇宙年曆,會讓你驚掉下巴。讓我們一起來看一看,宇宙、地球和人類的大事件,都出現在什麼時刻吧!如果把138億年的歷史壓縮到1年裡,很明顯時間加速了。
  • 比138億年的宇宙還要古老,「瑪土撒拉」恆星為何困擾天文學家?
    作者 / 侃侃君01138億年前宇宙的誕生始於138億年前的一次大爆炸雖然螺旋星系是銀河系中最常見的一種,但是我們所知最古老的星系大概是BX442它所發出的光在107億年以後才抵達銀河系,同一時間宇宙中產生恆星的速度也達到了頂峰。這個時候宇宙每一秒鐘會爆發出成千上萬顆新恆星,接著立刻彼此系形成星團,然後再變成星系。
  • 比138億年的宇宙還要古老,「瑪土撒拉」恆星為何困擾天文學家
    138億年前‍‍宇宙的誕生始於138億年前的一次大爆炸,爆炸以後很長一段時間除了以光速向四面八方飛射的熱物質以外宇宙一片虛無。雖然螺旋星系是銀河系中最常見的一種,但是我們所知最古老的星系大概是BX442它所發出的光在107億年以後才抵達銀河系,同一時間宇宙中產生恆星的速度也達到了頂峰。
  • 宇宙年齡138億年,宇宙直徑930億光年,光速最快,這不矛盾嗎?
    我們在談論宇宙的空間大小和時間概念時,經常會提及或者看到宇宙年齡138億年和可觀測宇宙直徑930億年,這兩組數字都還有「億」這個字眼,都是表明宇宙時間發展演化特徵的標量,按理說宇宙向外膨脹,即使給它最快的膨脹速度光速,宇宙的可觀測半徑也會只有138億光年呀,但是為何會有直徑930億光年這麼大呢
  • 宇宙年齡138億年,直徑930億光年,宇宙膨脹超光速了嗎?
    【宇宙年齡138億年】目前對於宇宙演化的主流科學觀點就是奇點大爆炸,人類對於宇宙的認識是一個漸進的過程,在遠古時期大家都認為我們生活的世界就是一個無限的平板,而非是在一個球體的表面,而隨著地心論、日心論的更替,我們的宇宙觀逐漸變化了,從太陽繫到銀河系,最後再到本星系群、室女座星系團等等。
  • 138億年!這個年齡是否適用宇宙中所有的觀察者?
    ——尤瓦爾·涅曼說到的宇宙的年齡,我們可以根據宇宙的各個階段的膨脹歷史和宇宙中存在的古老星團推斷出,我們的宇宙起源於138億年前的大爆炸,這個138億年是大爆炸以來我們地球上的人類所經歷的時間,既然時間是相對的,那麼對於宇宙其他部分的觀察者來說宇宙的年齡意味著什麼?
  • 在一個138億年前的宇宙中,科學家怎麼能看到461億光年遠的地方?
    實際上,時空是由物質和能量的存在而彎曲的,距離不是固定的,而是可以隨著宇宙的膨脹或收縮而演化。如果宇宙的年齡是138億年,我們怎麼能探測到任何距離我們超過138億光年的信號呢?我們可以從想像一個宇宙開始,在那裡我們能看到的最遙遠的物體實際上是138億光年遠。