迄今最大的宇宙三維圖

最大的宇宙三維圖

暗能量光譜儀（DESI）安裝在基特峰國家天文臺的梅奧爾望遠(yuǎn)鏡上。2021年5月，DESI啟動了一項(xiàng)為期五年的星系巡天觀測。這個儀器通過5000根光纖的末端來接收入射光。隨著望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向天空中的新區(qū)域，這5000根光纖的末端會在5000只微型機(jī)械臂的帶動下重新定位，使每根光纖都只收集一個星系發(fā)出的光，并將其傳送到光譜儀。

安放DESI的梅奧爾望遠(yuǎn)鏡上空的星軌。（圖/Luke Tyas / Berkeley Lab 和 KPNO / NOIRLab / NSF / AURA））

2026年4月15日，DESI不僅提前完成了這項(xiàng)五年巡天觀測任務(wù)，還獲得了也遠(yuǎn)超預(yù)期的數(shù)據(jù)——它觀測到了超過4700萬個星系和類星體（遠(yuǎn)超最初設(shè)定的3400萬個目標(biāo)），以及超過2000萬顆恒星。DESI所測得的星系和類星體的宇宙學(xué)數(shù)據(jù)數(shù)量，已經(jīng)達(dá)到此前所有相關(guān)測量總和的六倍。

為紀(jì)念這一里程碑，DESI合作組發(fā)布了一張點(diǎn)綴著藍(lán)色光點(diǎn)的宇宙圖，這迄今為止最大規(guī)模的高分辨率宇宙三維圖。研究人員可以這張圖來探索暗能量——這種構(gòu)成宇宙約70%的基本成分，正驅(qū)動著宇宙加速膨脹。

在這張由DESI在5年間繪制而成的宇宙三維圖中，地球位于中心，而每一個點(diǎn)代表一個星系。 （圖/DESI collaboration and KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor ）

暗能量，可能并非常數(shù)

DESI在設(shè)計(jì)之初，就是為了嚴(yán)格檢驗(yàn)這樣一種觀點(diǎn)：暗能量給宇宙施加了一種穩(wěn)定的加速效應(yīng)，而這種效應(yīng)可以通過在愛因斯坦（Albert Einstein）的引力理論——廣義相對論——中加入一個“宇宙學(xué)常數(shù)”來解釋。

利用DESI在前三年捕獲的數(shù)據(jù)，研究人員比較了星系在過去如何聚集，以及它們現(xiàn)如今的分布方式。他們追蹤了暗能量在110億年的宇宙史中的影響，并發(fā)現(xiàn)這種曾被認(rèn)為是“宇宙學(xué)常數(shù)”的暗能量，可能會隨著時間發(fā)生演化。這意味著暗能量或許并不是一個常數(shù)。

不過，由于這一結(jié)果的統(tǒng)計(jì)顯著性還不高，因此隨著五年完整數(shù)據(jù)集的到位，研究人員將擁有更多信息，進(jìn)而檢驗(yàn)這一跡象究竟會消失，還是會變得更強(qiáng)。如果這一結(jié)果得到證實(shí)，將意味著我們對宇宙及其可能命運(yùn)的理解要發(fā)生一次重大轉(zhuǎn)變——而這一命運(yùn)取決于物質(zhì)與暗能量之間的平衡。

這張由DESI五年巡天生成的地圖切片，展示了銀河系盤面上方和下方的星系與類星體。在放大的插圖中，可以看到宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)。地球位于這些楔形圖的中心，而中間的黑色空缺區(qū)域表示我們所在的銀河系遮擋了遙遠(yuǎn)天體。圖中最遙遠(yuǎn)那些星系發(fā)出的光，在抵達(dá)地球時，已經(jīng)傳播了110億年。（圖/Claire Lamman/DESI collaboration）

探索不會止步于此

在完成主要目標(biāo)巡天之后，DESI還將繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，觀測還將持續(xù)到2028年。屆時，這張宇宙三維圖的面積還將再擴(kuò)大約20%，從14,000平方度增加到17,000平方度。（擴(kuò)展后的宇宙三維圖將覆蓋一些更具挑戰(zhàn)性的天空區(qū)域。）

DESI合作組還將研究附近的矮星系和恒星流——后者是一些較小星系在銀河系引力作用下被撕扯出來的恒星帶。他們希望借此更深入地理解暗物質(zhì)——構(gòu)成了宇宙中大部分質(zhì)量，但至今從未被直接探測到的看不見的物質(zhì)。

研究人員表示，這是一臺了不起的設(shè)備，它不僅滿足了全部的預(yù)期，甚至還超出了預(yù)期。現(xiàn)在，正把它推進(jìn)到最初計(jì)劃之外。我們還不知道會發(fā)現(xiàn)什么，但我們相信，那一定會非常令人興奮。

#參考來源：

https://newscenter.lbl.gov/2026/04/15/desi-completes-planned-3d-map-of-the-universe-and-continues-exploring/

https://www.science.org/content/article/astronomers-complete-largest-3d-map-universe-ever-made

https://physics.aps.org/articles/v19/48

https://www.desi.lbl.gov/

#圖片來源：

封面圖&首圖：DESI Collaboration; KPNO; NOIRLab; NSF; AURA; R. Proctor