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作者:甘晓 来源:中国科学报 发布时间:2022/1/14 0:00:22
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包含750万星系!迄今最大的宇宙三维天图出炉

 

北京时间1月14日零点,中国科学院国家天文台北京-亚利桑那巡天(BASS)团队联合暗能量光谱巡天(DESI)国际合作团队发布了有史以来最大、最详尽的宇宙三维天图,打破了以往星系巡天的纪录。这意味着,科学家构建三维宇宙又进了一步。

左图为斯隆数字巡天(SDSS)巡天展示的三维宇宙切片,右图为DESI在头几个月时间观测的三维宇宙切片。图中的每个点代表一个星系,地球位于中心位置,最远距离的星系大约为100亿光年。(国家天文台供图,图片来源为DESI国际合作项目)

2021年1月,BASS团队联合DESI团队发布了巨幅宇宙二维天图,覆盖了两万平方度的天空,约为全天球面积的一半,容纳了10万亿数码像素,包含了20亿天体,BASS团队贡献占到其中三分之一。

国家天文台研究员邹虎告诉《中国科学报》,二维天图只是DESI项目完成目标的第一步。“好比我们用照相机对着城市街道拍照得到一张平面的照片,只能初步判断街道上每栋楼的大概方位,想要把这张照片升级成三维地图,还需要对楼房与拍照者的距离进行测量。”他说。

对于天体之间的距离测量,通过光谱观测得到“红移”是全球科学家公认的技术路线。这是因为,近代天文观测研究发现宇宙加速膨胀,那些遥远的天体都在远离地球,这让它们所发出电磁辐射的波长在光谱上表现为谱线朝红端移动了一段距离。“通过观测与距离相关的‘红移’现象,可以反推得到天体的距离。”邹虎介绍。

同时,天文学家认为,暗能量是驱动宇宙膨胀的力量,至今还是一个谜团。大规模星系的红移测量不仅能够准确刻画出宇宙物质的三维分布,还有望精确勾勒出暗能量对宇宙膨胀的影响。

为此,以揭示暗能量本质为目标的DESI项目自2015年起在美国国立基特峰天文台改造4米Mayall望远镜,并在主焦面上配置大视场(~8平方度)、多目标光纤(5000根)摄谱仪,以期观测数千万星系的红移。

自二维天图发布后,经过7个月的运行,科研人员按照科学目标,从20亿天体挑选出一部分,通过观测光谱“红移”把二维天图的一部分成功升级为三维天图,包含了获得了超过750万星系的光谱。仅在2021年11月,DESI观测了250万个星系,其极高的观测效率足以可见。

邹虎介绍,这仅仅是开始,这些星系只占DESI五年计划的10%。按计划,2026年DESI将获得超过3500万星系的光谱,使得我们能够更好地理解宇宙膨胀和星系的形成及演化。“BASS巡天团队持续深度参与了巡天观测和数据分析,为DESI项目顺利开展贡献了团队力量。”他说。

据了解,DESI已获取了大量天体的光谱数据,等待天文学家的进一步分析。今年,BASS巡天团队获得国家自然科学基金重点国际合作项目的支持,以期基于DESI数据在星系形成和演化方面做出重要的研究成果,其中包括探测和研究极端贫金属星系、矮星系和绿豆星系等稀有天体。

 

 

 
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