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能量绘图仪将还原宇宙110亿年历史

2019-08-14 09:51 科技日报刘霞

天文学家即将开始一项迄今最雄心勃勃的星系测绘计划。据《自然》杂志网站12日报道，在接下来的5年内，他们将进行迄今最大的星系光谱调查——捕捉3500万个星系的光谱，重建宇宙膨胀的历史，以阐明暗能量的本质。暗能量是一种推动宇宙加速膨胀的神秘力量。

这款名为“暗能量光谱仪”（DESI）的设备预计将于今年9月看到“第一束光”，调试期后，最早2020年1月，它将使用基特峰国家天文台的梅奥尔4米望远镜对北方天空进行观测。DESI的预算为7500万美元，约3/4来自美国能源部，其余来自英国和法国。

1998年，科学家首次发现暗能量的有力证据。20年后，新一代实验开始，DESI则是新一代研究宇宙膨胀历史系列实验中的第一个，此外还包括将于本世纪20年代“上岗”的地面和太空天文台。

这次调查将重建宇宙110亿年的历史，有望回答关于暗能量的最基本问题：它是一种遍及时空的统一的力，还是它的力量已经过了亿万年的进化？

调查将通过测量早期宇宙的特征——重子声波振荡（BAOs）来追踪宇宙膨胀的变化情况。这些振荡是物质密度的波动，会在星系聚集的空间周围留下球形印记。星系最集中分布于这一印记的中心名为“超星系团”的区域及其边缘，这些区域之间有巨大的空隙。

“超星系团”形成于暗物质在自身引力作用下聚集的区域。自宇宙大爆炸后约100万年以来，这种原始的星系聚集模式一直保持不变。随着宇宙不断膨胀，BAOs一直在追踪它的膨胀——现在，它们约有320百万秒差距（10亿光年）宽。宇宙学家用这个距离作为标尺，通过追踪BAOs的大小，来重建宇宙本身是如何膨胀的。

跟踪BAOs需要通过测量星系的红移从而绘制出星系的三维图谱。红移测量的是星系远离银河系的速度，这会指明星系与银河系之间的距离。测量的星系红移越多，BAOs跟踪就越精确。此前研究总共绘制了近240万个星系的图谱，最新研究将绘制3500万个星系的光谱。

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