暗能量的真面目出现!DESI创建最大的宇宙3D地图( 二 )


看到暗能量的真面目
完成调查的主要任务需要这种精确度:收集整个天空三分之一以上的数百万个星系的详细色谱图像 。 通过将来自每个星系的光分解成其光谱 , DESI可以确定光被红移了多少-在到达地球之前的数十亿年中 , 宇宙膨胀向光谱的红色端延伸 。 正是这些红移让DESI看到了天空的深度 。
一般来说 , 星系的光谱红移越多 , 它就越远 。 有了宇宙的3D地图 , 物理学家可以绘制星系团和超星系团的图表 。 这些结构带有它们最初形成的回声 , 当时它们只是婴儿宇宙中的涟漪 。 通过梳理出这些回声 , 物理学家可以使用DESI的数据来确定宇宙的膨胀历史 。
暗能量的真面目出现!DESI创建最大的宇宙3D地图
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使用DESI发现的新类星体可以瞥见宇宙 , 因为它在近130亿年前 , 在大爆炸后不到十亿年 。 这是迄今为止在DESI中发现的最遥远的类星体 , 来自DESI非常高红移类星体的选择 。 背景显示了DESI传统成像调查中的这个类星体及其周围环境 。 图片来源:JinyiYang , StewardObservatory/UniversityofArizona
''我们的科学目标是测量原始等离子体中波的印记 , ''盖伊说 , ''令人惊讶的是 , 我们实际上可以在数十亿年后检测到这些波的影响 , 而且在我们的调查中如此之快 。
了解膨胀历史至关重要 , 整个宇宙的命运都岌岌可危 。 今天 , 宇宙中大约70%的内容是暗能量 , 暗能量是一种神秘的能量形式 , 推动宇宙的膨胀速度越来越快 。 随着宇宙的膨胀 , 更多的暗能量突然出现 , 这进一步加速了膨胀 , 在一个循环中 , 暗能量的比例不断上升 。 暗能量最终将决定宇宙的命运:它会永远膨胀吗?它会再次坍缩到自己身上 , 在大爆炸中逆转吗?还是会撕裂自己?回答这些问题意味着更多地了解暗能量过去的行为方式-这正是DESI的设计目的 。 通过比较膨胀历史和增长历史 , 宇宙学家可以检查爱因斯坦的广义相对论是否适用于这些巨大的空间和时间跨度 。
黑洞和明亮的星系
但了解宇宙的命运将不得不等到DESI完成更多的调查 。 与此同时 , DESI已经在推动我们对遥远过去的理解的突破 , 超过100亿年前 , 当时星系还很年轻 。
''这真是太神奇了 , ''亚利桑那大学天文学研究生RagadeepikaPucha说 , 他正在研究DESI 。 ''DESI将告诉我们更多关于星系形成和演化的物理学 。
Pucha和她的同事正在使用DESI数据来了解小星系中中等质量黑洞的行为 。 巨大的黑洞被认为栖息在几乎每个大型星系的核心 , 就像我们自己的银河系一样 。 但是 , 小星系是否总是在其核心包含自己的(较小的)黑洞仍然未知 。 黑洞本身几乎不可能被发现-但如果它们吸引足够的物质 , 它们就会变得更容易被发现 。 当落入黑洞的气体、尘埃和其他物质在进入黑洞的过程中升温(温度高于恒星的核心)时 , 就会形成一个活跃的星系核(AGN) 。 在大型星系中 , AGN是已知宇宙中最亮的物体之一 。 但在较小的星系中 , AGN可能更暗淡 , 更难与新生恒星区分开来 。 DESI拍摄的光谱可以帮助解决这个问题-它在天空中的广泛范围将产生比以往更多的关于小星系核心的信息 。 反过来 , 这些核心将为科学家提供关于明亮的AGN如何在早期宇宙中形成的线索 。
类星体-一种特别明亮的星系-是已知最亮和最遥远的物体之一 。 ''我喜欢把它们想象成灯柱 , 回顾宇宙的历史 , ''英国杜伦大学(DurhamUniversity)天文学研究生维多利亚·福西特(VictoriaFawcett)说 。 类星体是早期宇宙的优秀探测器 , 因为它们具有绝对的力量;DESI的数据将追溯到110亿年前 。