欧洲航天局(ESA)公布了欧几里得(Euclid)空间望远镜任务的首批大规模观测数据。这批数据涵盖超过9亿个星系,总量高达1.7 PB(拍字节),相当于170万GB。
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数据来自约13个月的观测,覆盖的天空区域相当于从地球上看到的月球视面积约9500倍。欧几里得任务的最终目标,是在2031年前绘制有史以来规模最大的宇宙三维地图,覆盖整个天空三分之一以上的区域。
欧几里得项目科学家、天体物理学家瓦莱里娅·佩托里诺(Valeria Pettorino)称,这对欧几里得任务以及所有参与其中的人员来说,都是一个重要的里程碑。
为什么要测第三个维度
佩托里诺解释,欧几里得不只拍摄天空中星系的二维图像,还会测量它们的距离,从而获得第三个维度。这将帮助了解星系在太空和时间中的位置,追溯长达100亿年的宇宙历史,并观测银河系平面以外各个方向的宇宙。
星系沿着丝状结构聚集,周围分布着大片空旷区域,最终形成一个被称为“宇宙网”的网络结构。欧几里得将重建这张宇宙网,并揭示它随时间推移的演化过程。
这项研究的重要性在于:宇宙网的具体形态,包括其中存在多少星系团和空洞,以及这些结构的演化速度,都取决于暗能量和暗物质的性质。
按现有估计,普通物质约占宇宙总组成的5%,暗物质约占27%,暗能量约占68%。暗物质和暗能量都不发射或吸收光,无法通过常规观测手段直接看到。
1.5万个引力透镜候选目标
来自遥远星系的光在抵达地球的过程中,可能受到前景普通物质和暗物质的影响,发生弯曲和扭曲,这种现象被称为引力透镜效应。前方星系的引力会改变来自后方星系的光线传播路径,它是研究暗物质分布的重要工具。
此次公布的数据中,包含约1.5万个强引力透镜候选目标,数量超过此前半个世纪以来人类发现的总和。
英国朴次茅斯大学天体物理学博士生、欧几里得科学家联盟成员娜塔莉·莱恩斯(Natalie Lines)说,引力透镜就像大自然自带的称重工具。光线弯曲的程度能够告诉我们一个星系包含多少物质,其中也包括暗物质等不可见成分。通过研究数千个引力透镜,可以了解暗物质在星系中的分布情况,进而弄清星系在宇宙漫长历史中如何形成和演化。
莱恩斯还提到欧几里得在大范围观测中的成像清晰度:地面望远镜能观测夜空中的大片区域,但受大气层影响,图像往往不够清晰;哈勃空间望远镜和詹姆斯·韦布空间望远镜能拍摄非常清晰的图像,但观测范围通常只有天空中的一小块区域。欧几里得能够同时实现这两点,对于发现强引力透镜这类数量稀少、目标较小的天体至关重要。
目前,欧几里得观测到的最遥远天体是类星体,这类天体由超大质量黑洞驱动,是星系中亮度极高的核心。欧几里得已精准定位约6000万个类星体。
莱恩斯表示,欧几里得已经发现了一些非常古老的类星体,它们形成于宇宙当前年龄仅为5%的时期。这意味着,如今接收到的光线,大约在130亿年前就已经从这些天体出发。
此前公布的数据仅涉及数天观测结果,此次则涵盖超过一年的观测记录,但目前仅占望远镜未来六年观测计划中可见光和近红外波段目标天空总面积的14%。这批数据还将在明年迎来进一步补充,届时研究团队将公布首批有关暗能量和暗物质的研究成果。
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