​暗能量巡天（DES）项目发布最精确的宇宙演化图

暗能量巡天（DES）项目发布最精确的宇宙演化图

暗能量巡天（DES）项目发布最精确的宇宙演化图(Credit: Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURAAcknowledgments: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF's NOIRLab), M. Zamani (NSF's NOIRLab) & D. de Martin (NSF's NOIRLab))

（报道）据中国科学报（徐锐）：《自然》报道，近日，以探测宇宙加速膨胀机理为目的的暗能量巡天（DES）项目在《皇家天文学会月报》等期刊网站在线发表了简报，披露了其合作研究结果。

2013~2019年间，DES团队利用位于智利托洛洛山美洲际天文台的维克托·M·布兰科望远镜调查了南天球1/4的天空，其曝光范围包括3亿个星系。这项在同类研究中规模最大的对南天球星空的调查，重建了质量是如何在空间和时间上传播的。这些数据提供的证据表明，暗能量这种似乎推动宇宙加速膨胀的力量，贯穿于整个宇宙发展历史中。

“这是一个非常强大的数据集。”英国爱丁堡大学天文学家Catherine Heymans评论道。

随着宇宙的不断膨胀，距离我们更远的星系看起来更红，因为它们的光波已经延伸到更长的波长。研究人员将星系按颜色分组，以获得每个星系与我们星系之间距离的粗略指示。这样，研究小组就可以在地图上添加第三个维度。

一张三维宇宙地图可以提供宇宙历史的记录。通过追踪星系如何随时间扩散，宇宙学家可以间接地测量在其中起作用的力，包括暗物质的引力。暗物质，这种不可见的物质占宇宙质量的80%，主导着星系和星系团的形成。

为更好地揭示暗物质的存在，DES团队分析了1亿个较远星系的形状。因为引力可以使空间发生弯曲，宇宙学家能通过观察引力如何挤压遥远星系的图像，绘制出宇宙较近区域大量暗物质的分布图。

以三维形式绘制星系和暗物质的地图还可以帮助研究人员研究暗能量。到目前为止，所有的证据都表明它在整个空间和时间上是一致的，而此次DES提供了对这一假设最严格的检验。

DES成员、美国杜克大学的Michael Troxel表示，与其他调查数据相结合，他们绘制的三维地图可将误差降低到3%左右。

在DES主要成员、伦敦大学学院的Ofer Lahav看来，这个结果是宇宙学标准模型的“胜利”，该模型假定暗能量是恒定的。这一结果将使宇宙学家更难支持另一种模型，即暗能量是一种“有形的媒介”，在未来可能会消亡。

此外，通过观测绘制三维地图，DES团队还发现宇宙比预期的要平滑一些，暗物质的浓度也比预期的小一些。

相关论文信息： https://doi.org/10.1093/mnras/stab1495

相关报道：既有当前“快照” 又有七十亿年演变“剧情” 宇宙组成与变迁获最精确测量

（报道）据科技日报（张梦然）：发表29篇新论文、绘出有史以来最大的星系图、延伸70亿光年的探索……会得出一个和以往认知不同的宇宙吗？据物理学家组织网5月31日消息，国际暗能量巡天（DES）项目组发表了一系列天文学重要成果，其中一项是，他们利用一片巨大天空区域中有史以来最大的星系样本，对宇宙的组成和变化进行了迄今最为精确的测量。这一研究既给出了当前宇宙大尺度结构的“快照”，亦提供了过去70亿年中结构演变的“电影”。

DES项目组使用暗能量相机对夜空进行成像。从2013年到2019年的时间里，相机于758个观测夜晚中，调查了数亿个天体。暗能量相机将天空中的十个区域选定为“深场”，并在整个观测过程中对其反复成像。在最终宣布的结果中，团队利用前3年的数据——在345个夜晚观测到2.26亿个星系，创建了宇宙中相对较新时期星系分布图谱，是迄今最大和最精确的星系图谱。研究人员将这些图像叠加，可以让人们“看见”更深远的星系。

为验证宇宙学模型，研究团队进行了弱引力透镜信号分析的同时，还精确地测量了其他因素，如更大尺度上的星系聚集、大质量星系团的频率、超新星的亮度和红移等。这些额外的测量与弱引力透镜分析结合，对宇宙学标准模型产生了更严格的约束。随后，研究团队将结果与欧洲空间局、普朗克天文台等的测量进行了比较，无论是DES项目组还是其他弱引力透镜项目，结果都显示当前的宇宙比预测的要更“平滑”，引力透镜效应比预期的更小。但考虑到实验不确定性等因素，结论仍认为，物质在整个宇宙中的分布方式与目前最好的理论——宇宙学标准模型的预测是一致的。

研究人员表示，在大尺度上，星系不是随机分布在整个空间中，而是由于暗物质引力而形成网状结构。项目组此次还测量了这个“宇宙网”在宇宙历史中是如何演化的，形成“宇宙网”的星系团反过来揭示了暗物质密度更高的区域。他们分析了1亿个星系的形状和光的图像，绘制成一份覆盖南半球1/4天空的暗物质地图，并于5月末发布了消息。

这一系列研究为未来至少十年的巡天调查铺平了道路，同时标志着天文学的大数据时代真正开始。

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