據外媒報導，1983年，哈佛和史密森天體物理中心(CfA)的天體物理學家發布了一張使用2400個星系的宇宙地圖。現在，CfA科學家的目標是繪製3000萬張地圖。在繪製宇宙地圖這一迄今為止最大的任務中，一個國際研究團隊正在使用DESI（暗能量光譜儀器）來調查天空。

當地時間5月17​​日，亞利桑那州圖森附近的基特峰國家天文台正式開始觀測任務。據悉，這項任務將持續5年，目標是繪製出3000萬個星系的地圖。

通過調查大量的空間，DESI合作的科學家–包括來自CfA的12名科學家–將能解決現代宇宙學中的無數問題：早期的宇宙是如何創造大尺度結構？引力是如何導致物質聚集並形成星系？又是什麼可能驅動著宇宙神秘的加速膨脹？

早期的宇宙地圖

CfA研究員、DESI合作成員Douglas Finkbeiner表示，在CfA，繪製宇宙地圖有著悠久的歷史。

上世紀70年代末，CfA的先驅們首次啟動了系統的宇宙測繪調查。由Marc Davis、John Huchra、Dave Latham和John Tonry領導的這個團隊首先瞄準了2400個星係並測量了它們的紅移–空間中一個物體的波長的變化，這可以幫助用來計算到地球的距離。

1989年11月，Margaret Geller和Huchra在《科學》的封面上公佈了第二張更廣泛的地圖–這是開創性的。它首次揭示了宇宙網，並表明星係並不是均勻地分佈在空間中而是分裂成星系團，星系團之間是有巨大的空白空間。

正是在那個時候，CfA天體物理學家Geller創造了“肥皂泡宇宙”這個術語，在創建了早期的地圖之後，他們意識到這些星系團位於膜上，這些膜似乎是巨大的、看不見的氣泡且跨越了數百萬光年。

但是什麼宇宙力量創造並塑造了這些氣泡呢？科學家現在推斷出兩個看不見的行動者–暗物質和暗能量–的行為，它們的物理起源仍舊是個謎，因此需要進一步的觀察線索來理解它們的性質和組成。

這就是DESI可以帶來幫助的地方。

在美國能源部科學辦公室的主要資助下，由數百人合作建造的DESI已經安裝，現在正在基特峰國家天文台改裝的Nicholas U. Mayall 4米望遠鏡上運行。該儀器將允許科學家展開前所未有的紅移研究規模。通過使用5000根機器人控制的光纖，DESI可以同時從5000個星系收集光譜數據或光。

通過收集超過3000萬個星系的光線，DESI將幫助構建一個詳細的宇宙3D地圖並最遠可追溯到110億年前。這幅地圖將有助於更好地理解跟暗能量相關的排斥力，正是暗能量推動了宇宙數十億年的指數級膨脹。

CfA研究員、DESI合作成員Daniel Eisenstein表示：“DESI是一台經過精細調整的機器，它建立在最新技術的基礎上並從數十年來優化硬件、軟件和主要天空觀測的運營戰略的經驗中學習。結果相當驚人:該設備的速度比之前的最先進技術快20倍。我們正在從比20年前斯隆數字巡天計劃的目標微弱100倍的星系中獲取紅移。”

隨著DESI的數據開始的不斷增長，Eisenstein和CfA團隊將會看到它如何跟當前的宇宙結構理論相比較。他和他的同事們利用美國最快的超級計算機–橡樹嶺國家實驗室的Summit –模擬了大尺度星系群是如何形成的以及暗能量在其中扮演了什麼角色。

Finkbeiner則幫助確定了DESI在未來5年內將觀察到的目標，他認為從紅移調查中仍有很多東西需要學習。“紅移觀測提供了關於宇宙中有多少物質以及它們如何聚集的關鍵信息。我們現在可以如此精確地測量如此多的星系，它們也讓我們掌握了暗能量和中微子。今天，我們慶祝DESI勘測的開始並期待它將帶來的新發現，”他說道。