數百位科學家接力,終於打造出至今最大宇宙3D地圖

數百位科學家接力,終於打造出至今最大宇宙3D地圖

天文物理學家針對超過400萬個星系及明亮類星體進行分析的結果,打造了有史以來最大的宇宙3D地圖。加拿大滑鐵盧大學的研究人員Will Percival表示:「來自全球30多個機構的數百位科學家,經過長時間努力,已經得出了宇宙膨脹的完整故事。」

這項計畫在20幾年前啟動,研究人員利用史隆數位天空巡測(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)的「延展種子震盪光譜調查」(extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, eBOSS)資料及新墨西哥州一座光學望遠鏡在6年間蒐集的數據,繪製出有史以來最廣泛在不同時間中宇宙膨脹的3D地圖。

在可觀測的宇宙中,以彩虹色階呈現史隆數位天空巡測(SDSS)成果地圖。不同色階中的插圖代表該階段中典型的星系或類星體及其模式訊號。圖片來源: Anand Raichoor (EPFL), Ashley Ross (Ohio State University) and the SDSS Collaboration由於大量的宇宙學理論模式及宇宙微波背景的觀察資料,讓人們對宇宙大爆炸的初期狀況相對的了解,且透過星系及距離的觀測成果,對過去數十億年間宇宙膨脹的歷史有更進一步的認識。

本計畫更結合了「延展種子震盪光譜調查」(eBOSS)及較早的史隆數位天空巡測(SDSS)的資料,這些研究成果讓宇宙膨脹的故事完美的聯繫起來。宇宙的3D地圖更細緻及精確地呈現宇宙誕生之初(38萬)呈現空隙與細絲的結構,並呈現60億年前宇宙的狀態,發現到最古老和最紅的星系。有時候發現宇宙膨脹開始加速,且自此以後持續加速。研究人員認為這種加速膨脹的狀況,似乎受宇宙中未知的成分所影響,這未知的成分可能就是暗能量,此結果與愛因斯坦的廣義相對論相一致,但以目前對粒子物理學的知識卻難以理解。

天文物理學家多年來一直知道宇宙正在膨脹中,但無法精確測量膨脹的速度。

eBOSS和SDSS地圖對宇宙膨脹率和曲率的影響。灰色區代表10年前的知識,藍色區為結合eBOSS和SDSS的觀測結果。 圖片來源:Eva-Maria Mueller (Oxford University) and the SDSS Collaboration

本計畫「延展種子震盪光譜調查」(eBOSS)觀測資料分析發現,當前被大家接受的宇宙膨脹速率哈伯常數,比研究團隊估算出來的值慢了10%。本結果發表於SDSS網站

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