科技INF 25-12-15 08:35
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【科学家绘制“隐形宇宙”巨幅地图 寻找暗能量新线索】
在人类可见的宇宙图景之外,约95%的组成来自看不见的暗物质和暗能量,它们既不发光也难以直接探测,却通过引力和宇宙膨胀悄然左右星系与大尺度结构的演化。

近期,由芝加哥大学等多家机构组成的国际团队利用暗能量相机(DECam),对上亿个星系形状的微弱畸变进行统计分析,绘制出一幅覆盖约三分之一全天的“隐形宇宙”新地图,为检验当前主流宇宙学模型带来关键证据。

这项研究基于2013年至2019年间的暗能量巡天(DES)观测成果,后者安装在智利塞罗·托洛洛美洲际天文台4米布兰科望远镜上的暗能量相机,曾精确测量了超过1.5亿个星系的形状,覆盖约5000平方度天空,相当于全天八分之一。

此前,这些数据已经在检验“Λ冷暗物质”(ΛCDM)这一标准宇宙学模型时发挥核心作用,而最新成果则进一步把相机拍摄但原本不在DES正式巡天区域内的大量图像纳入分析,几乎将可用于弱引力透镜研究的星系数量翻了一番。

研究团队在新一轮分析中共测量了逾1亿个星系的形状,并通过光谱向红偏移量估算它们与地球的距离,从而同时掌握星系在天空中的投影分布与三维深度信息。

这些星系的光在穿越宇宙时会被沿途物质引力轻微“拉扯”,在地球望远镜成像中表现为极其细微的形状剪切,这一效应被称为“弱引力透镜”,是反推宇宙物质分布、检验暗物质团块程度与暗能量作用的关键工具。

在这项名为“DECADE”宇宙剪切计划的工作中,科学家使用这些形状和距离数据,对ΛCDM模型进行了拟合,关注的是宇宙结构随时间增长的速率是否与模型预测一致。

研究结果显示,利用该独立数据集得到的宇宙“团块度”参数与此前弱透镜测量结果相符,同时与由宇宙微波背景辐射推算的早期宇宙参数也达成良好一致,未发现过去几年饱受争议的“晚期宇宙与早期宇宙存在明显张力”的证据。

团队还将DECADE的弱透镜测量与DES原有数据结合,构建出迄今涵盖星系数最多、天空区域最广的星系透镜分析样本,总计约2.7亿个星系,覆盖约1.3万平方度天空,约当全天三分之一。

得益于如此庞大的样本,研究人员可以在分析中采取更加保守的质量控制策略,仅使用最可信、系统误差最小的数据点,仍能获得足以与宇宙微波背景结果正面比较的高精度约束。

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发布于 山东