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巡天调查的大数据时代真正开始 绘制100000个“恒星托儿所”

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在近期一系列天文学重磅研究中,暗能量研究项目以数亿个天体绘出有史以来最大星系图、斯隆数字化巡天捕获了来自约数万个类星体的光、阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列绘制了附近星系中超过十万个“恒星托儿所”……这些成果可以说为未来数十年的巡天调查铺平了道路,同时,它们也标志着天文学的大数据研究时代真正开始。

神秘巨弧:依靠40000个类星体的光

通过望远镜测量类星体的光谱,就能知道类星体的光所经的“旅程”,特别是那些光被吸收的部分。但如果想发现点“特别的”,尤其是“特别大的”,那你还需要有足够多的类星体光谱样本才行。

6月在美国天文学会举行的线上会议上,来自英国中央兰开夏大学的团队公布一项最新发现:他们通过研究斯隆数字化巡天所捕获的来自约40000个类星体的光,在92亿光年之外的地方发现了一个难以想象的由星系构成的巨型大弧结构。

在绘制工作中,这是一条巨大的、近乎对称的曲线,它位于牧夫座,宽度跨越了33亿光年,覆盖几十个星系,跨度约为可观测宇宙半径的1/15。

以目前我们能理解的宇宙学来看,宇宙中大尺度结构的理论极限是12亿光年。但这个巨弧的跨度几乎是极限的3倍了。

随后的三次检验中,科学家证明了这个这个巨弧真实存在——这并不是一次误算。那它究竟是什么?罕见巧合?未知组合?它的出现,已经让科学家质疑宇宙学的标准模型中的大尺度结构极限。毫无疑问,在未来一段时间里,它都将是天文学探秘中的一个重大挑战。

星系普查:绘制100000个“恒星托儿所”

宇宙中的每一个恒星“托儿所”,在其生涯中都可以形成数千甚至数万颗新恒星。而天空中的每一颗星星,包括我们的太阳,都诞生于这类“托儿所”。

稍早时间,美国俄亥俄州立大学的“宇宙制图师”们,利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列完成了对附近宇宙中分子云的首次星系普查,绘制出了一系列震撼人心的“恒星托儿所”图谱。

这项研究持续了整整五年,研究团队前所未有地详细调查了我们所知的宇宙中恒星形成区域,包括星系盘、星条、旋臂和中心的分子气体特性和恒星形成过程的异同,绘制了附近90个星系中的10万多个“托儿所”,以提供对恒星起源的见解。

正是仰仗于足够多的调查对象,此次科学家得出与之前观点相反的理解,那就是:“恒星托儿所”的构成十分多样化,恒星诞生的效率也低得多,虽然,这依然是一片黑暗与暴力的场所。

这是科学家第一次获得如此广泛的恒星形成的真实情况,也是第一次清楚地了解附近“恒星托儿所”的数量,其正在回答“我们来自哪里”的终极命题,但同时,也带来了许许多多需进一步探索的谜团。

宇宙地图:近3亿星系为基础

几乎在前两项研究发表的同一时间,国际暗能量研究项目公开了29篇新论文,包括有史以来最大的星系图,以及延伸了70亿光年的天文学探索。

这是迄今对宇宙的组成和变化最为精确的测量,相当于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”。但它的基础,是研究组对2.26亿个星系的调查。

“这个数据集实在是太强大了。”英国爱丁堡大学天文学家凯瑟琳·海曼斯这样感叹,研究组几乎重建了宇宙中质量在不同时间和空间的分布。

而这一结果仅仅来自第1个三年里采集的数据,整个采集工作已历时了六年,不久的将来,必然还有更多的数据公布。

从明年开始,两个新天文台也会加入——智利的Vera Rubin天文台以及欧洲空间局的Euclid太空望远镜。它们将以空前的深度进行弱引力透镜研究,而且会“覆盖整片天空”,推动天文学的大数据研究实现飞跃。

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