1月14日，中國科學(xué)院國家天文臺北京-亞利桑那巡天（BASS）團隊和暗能量光譜巡天（DESI）國際合作項目團隊聯(lián)合發(fā)布最新巨幅宇宙二維天圖。該宇宙二維天圖覆蓋兩萬平方度的天空，約占全天球面積的一半，容納10萬億數(shù)碼像素，包含20億個天體。
什么是巨幅宇宙二維天圖？它是如何被拍攝制作的？科研價值何在？記者就此采訪了DESI項目董事會成員、國家天文臺副研究員鄒虎。
“簡單來說，宇宙二維天圖就是一張關(guān)于宇宙的地圖。”鄒虎告訴記者，宇宙是三維立體的，里邊分布著各種各樣的恒星和星系。但如果我們在地球上對著天空拍攝，拍到的就是整個宇宙在天球上的二維投影，也就是所謂的二維天圖。給天文望遠鏡裝上相機，在晚上對不同區(qū)域的星空進行長時間的觀測，積累成片的大面積圖像，然后通過算法合成，就能得到一張宇宙二維天圖。
BASS巡天使用的2.3米望遠鏡。背景圓頂為DESI所使用的4米望遠鏡（圖片由鄒虎提供）
給宇宙拍照片，并非易事。一張看似簡單的天圖，背后凝聚著近200名科研人員6年的聯(lián)合觀測和數(shù)據(jù)分析。鄒虎透露，觀測過程中面臨很多難點：把多次觀測的同一區(qū)域疊到一起，需要復(fù)雜的疊加算法；不同天氣條件下觀測的數(shù)據(jù)質(zhì)量各不相同；觀測數(shù)據(jù)量巨大，一般計算機難以處理，必須用很大的計算資源進行存儲計算……
這張耗費巨大人力物力測繪而成的宇宙二維天圖，有什么科研價值？
“這對我們研究暗能量至關(guān)重要。”什么是暗能量？鄒虎向記者科普，大爆炸理論認為宇宙最初所有的能量都集中于密度極大且溫度極高的點。大爆炸之后，宇宙不斷膨脹，溫度逐漸降低，物質(zhì)也不斷產(chǎn)生和聚集，形成了恒星和星系。“驅(qū)動宇宙膨脹的力量，被天文學(xué)家稱為暗能量。暗能量占宇宙組成約68%，至今還是一個謎團。”
通過對宇宙中大量星系的光譜觀測，人們能夠準確獲得星系的退行速度，也就是紅移，從而獲得天體的距離。大規(guī)模星系的紅移測量能夠準確刻畫出宇宙物質(zhì)的三維分布，精確勾勒出暗能量對宇宙膨脹的影響。
DESI被稱為第四代宇宙學(xué)巡天項目，匯集了多國科研力量。它計劃利用5年的時間，獲取數(shù)千萬星系的紅移，構(gòu)建當前最大的三維宇宙，有望揭露暗能量的神秘面紗。在開展DESI光譜紅移巡天之前，研究人員需要獲得比以往面積更大、更深的宇宙二維圖像來滿足大規(guī)模光譜觀測的需求。
“和以往的天圖相比，我們這次發(fā)布的二維天圖同時滿足了大面積和深度的需求。”鄒虎說。中國BASS巡天團隊作為DESI國際合作團隊的成員，聯(lián)合為DESI光譜選源發(fā)布了8個數(shù)據(jù)產(chǎn)品。此次公布的數(shù)據(jù)經(jīng)過1年半的精心處理，為最終的DESI光譜選源輸入數(shù)據(jù)產(chǎn)品，包括了最大面積的觀測圖像和最準確的天體測量信息。目前，基于DESI圖像巡天數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)表超過200篇論文，其中單獨引用BASS數(shù)據(jù)的論文超過80篇。
“這張宇宙二維天圖是DESI項目順利實施的保障，也將成為全球天文界的數(shù)據(jù)遺產(chǎn)，發(fā)揮更廣泛的科研應(yīng)用價值。”鄒虎表示，觀測數(shù)據(jù)對全球天文界公開發(fā)布，對于研究銀河系乃至整個宇宙的演化歷程，都具有重要意義。（中央紀委國家監(jiān)委網(wǎng)站 沈東方 張寒）