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完整的宇宙3D地图填补了110亿年的空白

经过对夜空20年的研究,天文学家们绘制出了一幅全面的宇宙3D地图,涵盖了110亿年的宇宙膨胀。对这张图的一项新的分析强调了哈勃常数的不匹配,并揭示了宇宙何时开始加速膨胀。

斯隆数字巡天(SDSS)已经收集数据超过20年了,每一次数据发布都会产生越来越详细的宇宙地图。现在,科学家们已经将所有这些信息组合成一张巨大的三维地图,几乎涵盖了整个宇宙的历史。重要的是,该团队说,新的研究填补了长期困扰天文学家的中间的一个巨大缺口。

该项目的首席研究员凯尔·道森说:“我们对宇宙的古代历史和它最近的膨胀历史都相当了解,但在中间的110亿年存在一个令人棘手的缺口。”“5年来,我们一直在努力填补这一空白,我们正在利用这些信息提供过去10年来宇宙学方面一些最实质性的进展。”

新的地图使用了来自斯隆调查不同阶段的数据来绘制距离地球不同距离的物体——因此代表了宇宙历史的不同时期。在这张地图上,地球是最中心的一个点,不同颜色的环代表不同的数据集,在空间和时间上不断向外循环。

绿色部分显示了最接近地球的星系,这些星系是在前两次SDSS运行期间收集到的数据。粉色和红色的圆圈覆盖了大约60亿光年之外的区域,这是对大型、古老的红色星系的观测。稍远一点的数据来自更年轻的蓝色星系。为了绘制更远的地图,大约110亿年前,数据是从类星体中收集的,类星体是明亮的星系,其中心有非常活跃的超大质量黑洞。

由此产生的地图为天文学家提供了一些新的信息。研究人员能够利用这张地图来测量宇宙膨胀的速率——一个被称为哈勃常数的值。奇怪的是,他们发现当前的数值比通过测量临近星系的距离计算得出的数值要低10%。

研究小组表示,从地图中得到的数据非常精确,并且由不同的数据集组成,但都得出了相同的结论。研究人员表示,哈勃常数不匹配的确切原因仍是个谜,需要进一步研究。

该研究还表明,宇宙膨胀似乎在60亿年前加速。众所周知,扩张的速度正在加快,但在过去,要确定扩张开始的时间一直很棘手。之前的研究表明它始于大约40亿年前,但新的数据表明它更早。一种被称为“暗能量”的力量是我们目前对造成这种加速现象的最佳猜测。

最后,由于这项研究覆盖了如此大的空间和时间,它能够给出关于宇宙“形状”的最清晰的图片。它到底是平的还是弯的,一直是天体物理学家争论不休的话题,但新的SDSS地图为它是平的提供了证据。

SDSS将继续对宇宙进行更详细的研究,并将在今年晚些时候开始一个新的操作阶段。

该研究发表在一系列研究中,这是斯隆商学院的第16次数据发布。团队在下面的视频中讨论了这项工作。

宇宙的eBOSS三维地图

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