美媒:暗能量地圖揭示宇宙終極命運

2022年02月12日07:58

參考消息網2月12日報導 美國趣味科學網站1月15日發表題為《最大暗能量圖可能揭示宇宙命運》的報導,全文摘編如下:

亞利桑那州的一個經過改造的望遠鏡繪製出了一幅階段性地圖,這已經是迄今為止最大的宇宙三維地圖了——而該儀器的五年任務目前還只完成了十分之一左右。

由加利福尼亞州的勞倫斯伯克利國家實驗室與全球科學家合作研製的暗能量光譜儀(DESI),是在2015年到2019年安裝到基特峰國家天文台的梅奧爾望遠鏡(這個望遠鏡位於索諾蘭沙漠)上的,並且已經進行了近一年的測繪。

它的目的是創造出更大的宇宙三維地圖,從而更好地理解暗能量的物理特性。暗能量是一種加速宇宙膨脹的神秘力量。

參與該項目的伯克利實驗室物理學家朱利恩·蓋伊說:“它有很多美感。在三維地圖中的星系分佈中,存在巨大的星團、細絲和空洞。”

他還說:“它們是宇宙中最大的結構。但在它們內部,你會發現非常早期宇宙的印跡以及此後宇宙膨脹的歷史。”研究人員希望,瞭解暗能量的效應可以幫助他們確定宇宙的最終命運。

DESI團隊使用了2021年1月發佈的一幅巨型宇宙二維地圖來讓這個儀器為幾週後開始的三維測繪做準備。

新的三維地圖確定了超過750萬個星系的位置,大大超過了斯隆數字巡天項目在2008年創下的約93萬個星系的紀錄。

在這次對宇宙的三維掃瞄中,地球處於左下方的位置,望向處女座、巨蛇座和武仙座的方向,巡視距離超過了50億光年。每個有顏色的點代表一個星系,而這個星系又由1000億至1萬億顆恒星組成。引力將這些星系聚集成所謂的“宇宙網”,其中有密集的星團、細絲和空洞。

根據伯克利實驗室發表的一份聲明,在天空中的數以百萬計的星系中,DESI收集了其中大約1/3的光譜圖像。

通過研究每個星系的光譜顏色,科學家可以確定有多少光線被“紅移”——也就是被宇宙膨脹引起的多普勒效應朝光譜的紅端拉伸。一般來說,一個星系的紅移越大,它遠離的速度就越快,距離地球上的觀測者也就越遠。

我們的宇宙自138億年前從大爆炸中誕生後一直在膨脹,現在它比我們能夠看到的最遠距離要大得多——直徑至少有920億光年。

聲明說,DESI項目的科學家希望,他們繪製的三維宇宙地圖能夠揭示宇宙的“深度”,並幫助他們繪製星系團和超星系團的圖。由於這些結構攜帶了它們最初形成時的迴響——作為初期宇宙物質的物理特性漣漪,研究人員希望能利用這些數據來確定宇宙膨脹的歷史,還有其最終命運。

蓋伊說:“我們的科學目標是測量原始等離子體中波的印跡。令人驚訝的是,我們居然能夠在億萬年後發現這些波的影響,而且我們的測繪如此之快。”

科學家過去認為,宇宙是以恒定的速度膨脹,或者宇宙中總的物質和能量可能最終導致這種膨脹放慢。但是,上個世紀後期開始的對被稱為超新星的強大恒星爆炸的觀測顯示,這種膨脹實際上正在加速,因此科學家發明了“暗能量”一詞來解釋這種意想不到的現象。

現在計算表明,暗能量占了可觀測宇宙總能量的70%左右。《史密森學會會刊》月刊說,暗能量的效應現在被認為是愛因斯坦的廣義相對論中所包含的“宇宙學常數”;瞭解暗能量已成為近幾十年來一項至關重要的科學目標。

聲明說,看起來隨著宇宙的膨脹會產生出更多的暗能量,而這又加快了宇宙的膨脹。

最終,暗能量的效應將決定宇宙的命運——是會一直膨脹下去直到撕裂自己,還是在某種反向“大爆炸”中再次坍塌。

DESI目前正在每月統計大約250萬個星系的紅移。該團隊預計將在2026年完成三維地圖的繪製,屆時該望遠鏡將觀測到大約3500萬個星系。

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