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韩国参与DESI项目完成五年任务,绘制史上最大三维宇宙地图,暗能量演化谜团或将揭开

韩国参与的“暗能量光谱仪”(DESI)国际联合项目已按计划完成原定为期五年的观测任务,并成功绘制出迄今为止规模最大、...
韩国参与的“暗能量光谱仪”(DESI)国际联合项目已按计划完成原定为期五年的观测任务,并成功绘制出迄今为止规模最大、分辨率最高的三维宇宙地图。这一成果标志着人类在探索宇宙演化、暗能量本质及宇宙膨胀历史方面迈出了重要一步。

韩国天文研究院(院长朴章贤,以下简称“天文研究院”)参与的DESI项目宣布,已成功观测到超过4700万个星系和类星体。这一数字比以往所有星系和类星体观测数据的总和还要多出六倍。DESI计划在任务期满后继续观测至2028年,进一步扩展这张宇宙地图。

类星体是指一类中心存在超大质量黑洞的天体,因其黑洞吸积物质产生巨大能量,在射电波段发出强烈辐射,故全称为“类星体射电源”。这类天体在可见光或X射线波段也极为明亮,即使距离地球极其遥远,仍能被观测到。

国际联合研究团队原本预计,在2021年5月启动的五年观测期内,DESI将收集3400万个星系和类星体的数据。然而,由于DESI设备运行效率远超预期,实际观测到的星系和类星体数量超过4700万个,同时还获取了2000多万颗用于研究银河系的恒星数据。这一数据量几乎是DESI项目第三年时数据量的两倍,约为此前最具代表性的暗能量观测项目——重子声波振荡光谱巡天及其扩展项目(即“扩展重子声波振荡光谱巡天”)数据总和的十倍。如此丰富的数据将显著降低统计不确定性,使科学家能够更精确地测量暗能量的演化特性以及宇宙膨胀的历史。

研究团队利用这张三维地图,掌握了宇宙中星系的分布与距离信息,并正在深入探究宇宙早期的急剧膨胀现象、宇宙加速膨胀的成因,以及构成我们宇宙约70%并驱动加速膨胀的根本要素——暗能量的本质。

通过比较过去星系的密集程度与当前分布,研究团队追踪了暗能量在长达110亿年的宇宙历史中所产生的影响。利用DESI前三年数据得出的最新分析结果暗示,曾经被视为固定不变的“宇宙常数”的暗能量,可能会随着时间的推移而发生变化。一旦未来五年获取全部观测数据,研究团队将能够获得更多信息,以验证这种可能性是最终被证实还是进一步增大。

DESI项目负责人、美国伯克利实验室科学家迈克尔·莱维博士表示:“DESI设备的运行表现远超预期,观测结果令人惊叹地满意。”他补充道:“大家都对未来的发现充满期待。”

韩国天文研究院的阿曼·沙菲卢奥博士(同时担任科学技术联合大学教授)强调:“DESI已经非常成功地完成了其既定使命。如果关于暗能量存在演化的初步研究结果最终得到证实,这将是宇宙学和理论物理学领域的突破性发现,并有可能继而在宇宙学领域催生又一届诺贝尔奖。”

国际联合研究团队计划基于已完成的宇宙地图立即启动数据处理工作,预计在本五年期观测调查中获得的首批暗能量相关成果将于2027年正式发布。在此期间,DESI科学家将持续分析项目前三年积累的数据,以精确校准暗能量测量值,并推导出更多关于宇宙结构与演化的研究成果,计划在今年年底前发表多篇学术论文。此外,DESI将持续观测至2028年,通过将观测天区扩展约20%以覆盖更多天空区域来升级现有地图,从而更精细地研究暗能量与暗物质。

DESI实验项目汇集了来自全球70多个机构的900多名研究人员(其中包括300名博士生)。在韩国,韩国天文研究院的沙菲卢·尔曼博士、大卫·帕金森博士,以及库谢尔·罗达、威廉·马修森、安东尼·卡尔和朴相宇研究员等积极参与了DESI项目。他们在扩展暗能量分析、星系特殊速度研究,以及与其他观测项目合作开展强引力透镜系统研究等方面发挥了重要作用。

DESI项目得到了美国能源部科学局及其下属国家用户设施——国家能源研究科学计算中心的大力支持。此外,项目还获得了美国国家科学基金会、英国科学与技术设施委员会、戈登与贝蒂·摩尔基金会、海辛-西蒙斯基金会、法国替代能源与原子能委员会、墨西哥科学、人文、技术和创新部、西班牙科学与创新部以及DESI各参与机构的额外资助。

DESI设备安装在美国国家科学基金会下属基特峰国家天文台(隶属于美国国家光学红外天文研究实验室项目)的尼古拉斯·U·梅奥尔4米口径望远镜上。DESI合作团队表示,他们非常荣幸能够获得托霍诺奥奥达姆部落的许可,在其传统领地——基特峰(在部落语言中称为“伊奥利加姆杜亚格”,意为“山”)上开展这一重要的科学研究。