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迄今最大宇宙三维天图出炉 科学家详解天图将为人类探索宇宙提供哪些帮助?

时间:2022-01-15 20:11:51 | 作者:爱科技网 | 点击: 66 次

央广网北京1月15日消息(记者朱敏)据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道,伴随着科技的发展,人类已经能够看到3D全景的地球图了。那么,宇宙的三维图会是什么样?一年前,中国科学院国家天文台北京——亚利桑那巡天团队和暗能量光谱巡天国际合作项目团队联合发布巨幅宇宙二维天图,这幅图绘制出覆盖一半天球的宇宙“地图”。14日,该团队在此基础上又发布了宇宙三维图。

这幅图是有史以来最大、最详尽的宇宙三维天图,打破了以往星系巡天的纪录。它包含了750万多个星系。那么,这幅宇宙三维天图长什么样?三维图比二维图进步在哪儿?通过这幅宇宙三维天图,科学家能从里面读到哪些信息?

2021年1月,中国科学院国家天文台北京——亚利桑那巡天团队和暗能量光谱巡天国际合作项目团队联合发布了巨幅宇宙二维天图,从公布的图片看,黑暗的背景上,有无数密密麻麻的小点。每个小点放大都有很多恒星、星系等,但这只是该项目完成目标的第一步。国家天文台北京——亚利桑那巡天项目实际负责人、国家天文台研究员邹虎表示,为了获取更多信息,绘制宇宙三维天图十分必要。邹虎说:“比如我们拿相机去拍照片,只能得到二维平面的图像,但是拍的照片里的东西不知道它们的远近,只能知道它平面上的相对位置,距离就没法知道了。”

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。邹虎介绍:“天文学家通过观测发现,距离我们越远的天体,它的光谱会往红端移动的越多。也就是说,光谱移动跟距离是相关的。所以通过光谱观测,我们就可以知道天上的每一个天体到底距离我们有多远。”

经过7个月的运行,科研人员从此前的宇宙二维天图包含的20亿天体中挑选出一部分,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,包含获得了超过750万星系的光谱。那么,通过三维天图能看到怎样的宇宙?邹虎解释:“很多星系其实不是一个很孤立的点,这些星系可能是扎堆的、成群的,它在宇宙中的分布并不均匀,它是有结构的。很多星系分布看起来像网状结构,所以感官上完全不一样。这个结构就会跟很多科学研究有关,比如几十个、几百个、几千个这样的星系,会相互引力束缚在一起形成星系团。这么多星系团扎堆肯定有它的物理原因。”

目前,这幅宇宙三维天图获得的超过750万星系的光谱,超越了以往所有星系巡天的观测总和。要做成宇宙三维天图并不容易,邹虎表示,这不仅需要先进的技术,还是个费钱又费时的工程。邹虎说:“涉及用一个跟照相机不一样的设备——摄谱仪,摄谱仪价格非常贵,整个项目相当一部分的经费是用来购买摄谱仪。第二个是观测一个天体,要得到它的距离,观测光谱信息,首先要积累足够的信号,这样观测下来就比较耗时。”

如果点开这幅宇宙三维天图,人们会惊讶于宇宙的美丽和神秘。而科学家能从中读出更多信息。邹虎介绍:“通过这个星系的三维分布,它能够反推里边的暗物质暗能量的一些性质,这是天文里边最大两个疑难的问题。我们巡天团队更多的是关心宇宙里边星系本身的一些性质。通过这样的研究去探索星系的起源或者演化,同时相对也反映了宇宙的形成、演化。”

邹虎介绍,在暗能量光谱巡天项目运行过程中,国家天文台北京——亚利桑那巡天团队持续深度参与了巡天观测和数据分析,为该项目顺利开展贡献了中国力量。邹虎表示:“首先,二维数据,国家天文台作出很大的贡献。第二,我们在观测过程中也要针对这些观测下来的数据做大量的检验,大量的分析,来检验它的质量,证明它的精度怎么样,是否适合各自感兴趣的科学目标。”

这次公布的三维天图仅仅是开始,这些星系只占整个项目五年计划的10%。到2026年巡天结束时,团队将获得超过3500万星系的光谱,使得人们能够更好地理解宇宙膨胀和星系的形成及演化。邹虎说:“从观测效率来说,它目前是世界上已有的设备里边观测效率最高的。但是即使这么高的效率,从光谱观测的角度来说,时间成本跟其他物质成本都很高,所以也不可能一下子观测上亿的星系光谱。按计划要观测五年时间,也就是到2026年的时候要把巡天任务完成,但这个时间也取决于整个观测的效率。因为刚好2021年的天体很好,仪器方面也比较稳定,所以进度已经有点提前了。也就是说,按照它现在的速度去观测,有可能要提前一年结束。”