有史以来最大的宇宙地图揭示了比预期多 10 倍的早期星系
周四，以开放科学的名义，跨国科学合作组织 COSMOS 公布了最大的宇宙地图背后的数据。 该项目被称为 COSMOS-Web 场，由詹姆斯韦伯太空望远镜 （JWST） 收集的数据构建，包括所有成像和近 800,000 个星系的目录，几乎跨越了整个宇宙时间。 它一直在挑战现有的婴儿宇宙观念。 “我们的目标是在物理尺度远远超过了以前做过的任何事情，“加州大学圣巴巴拉分校物理学教授 Caitlin Casey 说，她与罗切斯特理工学院的 Jeyhan Kartaltepe 共同领导了 COSMOS-Web 合作。 “如果你把哈勃超深场的打印件打印在一张标准纸上，”她说，指的是美国宇航局在 2004 年发布的近 10,000 个星系的标志性视图，“我们的图像会比 13 英尺 x 13 英尺宽的壁画略大深度。 所以它真的大得惊人。 COSMOS-Web 合成图像可以追溯到大约 135 亿年前; 根据 NASA 的数据，宇宙大约有 138 亿年的历史，差不多有一亿年。 这涵盖了大约 98% 的宇宙时间。 研究人员的目标不仅是看到时间开始时一些最有趣的星系，而且还要看到宇宙早期、形成期间存在的宇宙环境的更广阔视野第一批恒星、星系和黑洞。 “宇宙被组织在密集的区域和空隙中，”Casey 解释说。 “我们想做的不仅仅是寻找最遥远的星系; 我们想了解他们居住地的更广泛背景。 ：一个“大惊喜” ：结果竟然是一个多么宇宙般的邻域。 凯西说，在 JWST 开启之前，她和其他天文学家对太空望远镜能够看到多少个星系做出了最好的预测，因为它的星系为 6.5米（21 英尺）直径的聚光主镜，大约是哈勃望远镜直径为 2.4 米（7 英尺 10 英寸）的镜子的六倍。 她说，哈勃望远镜的最佳测量表明，前 5 亿年内的星系将非常罕见。 “这是有道理的——大爆炸发生时，事物在引力作用下坍缩和形成，以及恒星的开启。 有一个与之相关的时间表，“Casey 解释说。 “最大的惊喜是，有了 JWST，在这些令人难以置信的距离上，我们看到的星系大约是预期的 10 倍。 我们还看到了超大质量黑洞，这些黑洞甚至在哈勃望远镜中都看不到。 她补充说，他们不仅看到了更多，还看到了不同类型的星系和黑洞。 “许多未解之谜” 虽然 COSMOS-Web 图像和星表回答了天文学家关于早期宇宙的许多问题，但它们也引发了更多问题。 “自从望远镜打开以来，我们就一直一直在想'这些 JWST 数据集是否打破了宇宙学模型？ 因为宇宙太早地产生了太多的光; 它只有大约 4 亿年的时间形成大约 10 亿个太阳质量的恒星。 我们只是不知道如何实现这一目标，“凯西说。 “所以，有很多细节需要解开，还有很多悬而未决的问题。” 在向公众发布数据时，希望来自世界各地的其他天文学家能够进一步使用它来进一步完善我们对早期宇宙如何居住以及万物如何进化到今天的理解。 该数据集还可能为宇宙中其他突出的奥秘提供线索，例如暗物质和早期宇宙的物理学，这些可能与我们今天所知道的不同。 “这个项目的很大一部分是科学的民主化，并使来自最佳望远镜的工具和数据可供更广泛的社区使用，”凯西说。 数据几乎被公开在它被收集之后，但仅限于其原始形式，仅对那些具有专业知识和超级计算机访问权限来处理和解释它的人有用。 在过去的两年里，COSMOS 合作一直孜孜不倦地工作，将原始数据转换为广泛可用的图像和目录。 在创造和发布这些产品时，研究人员希望即使是本科天文学家也能深入研究这些材料并学习新的东西。 “因为最好的科学当每个人都以不同的方式思考相同的数据集时，就真的完成了，“Casey 说。 “这不仅仅是由一群人来解开谜团。” 对于 COSMOS 合作，探索仍在继续。 他们已经回到了深田，进一步绘制和研究它。 “我们即将收集更多数据，”她说。 “我们认为我们已经确定了图像中最早的星系，但我们需要验证这一点。” 为此，他们将使用光谱学来分解光线从星系到棱镜，以确认这些源的距离（更远 = 更古老）。 “作为副产品，”Casey 补充道，“我们将通过追踪氮、碳和氧来了解这些系统中的星际化学。 还有很多东西需要学习，我们才刚刚开始触及表面。 COSMOS-Web 图像可交互式浏览; 附带的科学论文已提交给天体物理学杂志和天文学与天体物理学。