天文学家发布迄今最大规模同类三维宇宙地图，揭秘“隐藏的”宇宙结构
By Samantha Mathewson，from space.com

科学家绘制出了90亿至110亿年前氢原子形成的隐形“光海”，揭开了早期宇宙的结构奥秘。

图：基于埃伯利望远镜暗能量实验（HETDEX）数据绘制的全新三维宇宙地图局部，图中标记出恒星所在的星系，同时呈现出星系间受激氢原子（莱曼-α光）的密集分布区域。（图片来源：MPA/HETDEX）

天文学家发布了迄今最宏大的早期宇宙地图之一，首次揭示出星系间一片广阔的“光海”——这片光海在此前的天文观测中始终处于隐匿状态。

研究人员借助HETDEX的观测数据，绘制出了90亿至110亿年前受激氢原子发射的光的三维分布地图。彼时的宇宙正处于“宇宙正午”阶段，也是恒星形成的鼎盛时期。这种特殊的光被称为莱曼-α光，当氢原子受到年轻高温恒星的辐射激发时便会产生，形成独特的紫外光辐射，其信号能跨越浩瀚的宇宙距离被探测到。

据一份声明介绍，该实验依托美国得克萨斯州麦克唐纳天文台的埃伯利望远镜开展，其研究范围远超简单的星系定位，首次对早期宇宙中那些暗淡、难以观测的宇宙结构进行了测绘。

该研究合著者罗宾·恰尔杜洛在声明中表示：“在宇宙历史的这一阶段，莱曼-α辐射是星系的重要特征，这一时期的恒星形成活动极为活跃。而在本次研究之前，那些同样会发射莱曼-α辐射的较暗淡星系和气体的位置，在很大程度上一直是未知的。”

此前其他的大型宇宙地图均以逐个标注星系为核心——这些星系如同宇宙中的“光明之城”，亮度足以在黑暗的宇宙中凸显。这类观测对追踪宇宙大尺度结构、研究暗能量至关重要，但却遗漏了一个关键部分：在这些明亮“灯塔”之间，氢气体和小型暗淡星系发出的微弱辉光。

该研究第一作者玛雅·卢扬·尼迈尔在声明中称：“在宇宙中那些看似空无一物的区域，实则存在着整片的光海。”

这张全新宇宙地图的绘制采用了”谱线强度测绘技术”。天文学家并未逐一识别星系，而是对大片天区内氢原子特有的莱曼-α波长辐射的综合光强进行了测量。氢是宇宙中含量最丰富的元素，受年轻恒星激发后会释放出紫外光。通过追踪这些辉光，科学家不仅能定位明亮的星系，还能捕捉到环绕并连接星系的弥散气体的分布。

这张地图并非像清晰的城市地图那般精准标注，更像是一幅记录所有辐射的热成像图——捕捉到了穿梭于宇宙网中的整片“光海”。这也让它成为研究星系如何在其所处环境中形成演化、以及星系间气体所起作用的强大新工具。

该地图的绘制依托HETDEX收集的超6亿条光谱数据，这项实验最初的设计目的是测量宇宙膨胀速度、探索暗能量的奥秘。研究人员对这份海量档案数据进行深度挖掘，借助搭载定制程序的超级计算机展开分析，最终重建出了广阔宇宙空间内氢原子分布的三维图景。由于物质会在引力作用下聚集，研究团队还能利用已知明亮星系的位置，解读更暗淡的背景辉光，从而揭开了此前观测无法直接探测的隐藏宇宙结构。

通过绘制宇宙恒星形成最活跃时期的氢原子分布，天文学家得以更清晰地梳理出星系如何吸引气体、形成恒星，并最终聚合成我们如今所见的大尺度宇宙结构。这项研究也标志着宇宙测绘领域的重大转向：未来的天文观测可能会越来越多地依靠强度测绘技术，不仅揭示宇宙中最明亮的天体，更还原出将这些天体联结在一起的、完整且发光的宇宙框架。

该研究合著者卡里尔·格朗沃尔在声明中表示：“这项研究是利用强度测绘技术探索星系形成与演化过程的重要第一步。开创性的埃伯利望远镜与新型配套观测设备相结合，正为宇宙测绘领域开启一个黄金时代。”

相关研究成果已于3月3日发表在《天体物理学杂志》上。