随着一张震撼人心的宇宙新地图正式发布,这张全新的图谱,是目前规模最大的深空测绘成果。
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最让人意外的是,这张新地图揭示的星系数量远超此前预测,尤其是在宇宙诞生后的最初阶段,星系数量比之前依据哈勃望远镜数据推测的结果多了不少。
这一发现,打破了人们对宇宙早期演化的固有认知,为探寻宇宙初始模样指明全新方向,众多研究者认为,它将重新开启对宇宙形成和发展的深度探索之旅。
超牛宇宙图谱上线
现在天文学家们都在忙着给宇宙“画地图”,这个叫“宇宙图谱”的研究,就是要把亿万星系的位置、速度和演化过程都标出来,帮我们搞懂星系咋形成、宇宙咋变化。
近期,多个国家携手开展了一项意义重大的行动,发布了截至目前规模最大的深空测绘宇宙图谱,COSMOS—Web。
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此成果依托詹姆斯・韦布空间望远镜的观测数据而成,其中包括了近几十万个星系的详细信息,时间跨度长达上亿年,几乎涵盖了宇宙上亿年演化史的全貌。
这意味着咱们能看到宇宙几乎从一开始到现在的变化,想想都觉得神奇。
美国加州大学的一位教授打了个超形象的比方,如果把和“哈勃超深空场”观测深度一样的图印在A4纸上。
那么COSMOS—Web的图将会是一幅超级大的壁画,二者之间的规模差的可不是一星半点。
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为了做这张图谱,JWST总共观测了上百个小时,同时这个任务也是它第一年观测任务里耗时最长的单个项目,光发布的影像数据就超过1.5TB。
以前天文学家看宇宙,可能就像看零散的“快照”,但有了这数据,相当于能看宇宙演化的“动态影像”,这对研究宇宙来说,可是个大突破。
JWST为啥这么牛?
COSMOS—Web能做出来,并且还这么厉害的原因,其实要多亏了JWST的红外观测能力。
宇宙不断膨胀,遥远天体发出光波的波长会持续被拉长,这便是“红移效应”,早期宇宙天体发出的紫外光与可见光,在几十到上百亿年后抵达地球时,已转变为红外光。
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哈勃望远镜主要能观测紫外光、可见光,还有波长1.6微米以下的近红外光,可JWST不一样,它能覆盖0.6到28微米的近红外光和中红外光,这意味着它能看到更远、更早期的宇宙。
打个比方,哈勃能看到宇宙“青少年时期”的样子,JWST就能看到宇宙刚“出生”没多久的模样。
另外,JWST的主镜比哈勃大了可不止一星半点,集光能力和灵敏度也跟着大幅提升。
就像咱们眼睛越大、越灵敏,能看到越暗、越远的东西一样,JWST的“眼睛”更厉害,能捕捉到那些又远又暗的天体信号。
正是这两个优势,让JWST成了观测宇宙的最趁手的“武器”,要是没有它,COSMOS—Web也没法有这么好的观测数据。
新发现颠覆认知
COSMOS—Web带来的发现,可把天文学家们惊到了,不少都推翻了以前的理论,首先就是宇宙早期的星系数量,比大家预想的多太多了。
数据显示,在宇宙诞生后的前5亿年里,实际观测到的星系数量,是用哈勃数据预测的10倍左右。
这就让人很困惑了,按照标准宇宙学模型,大爆炸之后,物质得花挺长时间,在引力作用下慢慢聚集、坍缩,才能形成恒星和星系。
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可这些早期星系不仅数量多,成熟度也超出预期。有些星系在宇宙才3亿到4亿岁的时候,就已经有完整的结构,还有成熟的恒星群体,其中一些星系的质量甚至相当于10亿倍太阳质量。
凯西教授都直言:“宇宙太早产生这么多光了,它才只有约4亿年时间,就形成了质量相当于10亿倍太阳的恒星,我们现在还搞不清这是咋做到的。”
除了星系,还有个重大发现,宇宙极早期就有大量超大质量黑洞,这些“宇宙巨兽”一般在星系中心,质量能达到数百万到数十亿倍太阳质量。
依据过往的理论,它们需历经数十亿年岁月,在漫长时光中持续吸积周遭物质,才能够成长至当下这般大小。
但COSMOS—Web的数据显示,在宇宙还不到5亿岁的时候,这些超大质量黑洞就已经存在了,它们和宿主星系一起演化的速度,比理论预期快多了。
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这一发现不仅让黑洞形成理论受到挑战,还让科学家们得重新思考:到底是黑洞先长起来,还是星系先形成,然后在中心孕育出黑洞呢?
耶鲁大学的一位学者讲到说这是“理论震撼弹”理论,还表示要是这些星系真像数据显示的这么大、形成这么早,那关于宇宙早期演化的教科书都得重新写。
其实这种理论和观测的冲突也不是坏事,说不定背后有咱们还没发现的物理过程,也可能现有的宇宙学模型得从根本上修正,尤其是关于暗物质性质和早期宇宙物理学的部分。
从哈勃到JWST,再到接下来的欧几里得望远镜,还有未来要发射的罗曼空间望远镜,随着技术越来越先进,人类肯定能画出更精准、更完整的宇宙图谱。
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慢慢把宇宙结构和物质分布的秘密都揭开,到时候咱们对宇宙的了解,说不定还会有更多惊喜呢!
结语
COSMOS—Web带来的这些发现,给天文学界带来了不小的震撼,既打破了以往对宇宙早期的认知,也让科学家们看到了现有理论的不足。
虽然现在还有很多疑问没解开,比如早期星系和黑洞为啥能这么快形成,但这恰恰为宇宙探索指明了新方向。
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接下来,随着欧几里得望远镜投入使用,未来罗曼空间望远镜也将发射,人类观测宇宙的“眼睛”会越来越厉害。
相信靠着这些更先进的设备,我们能画出更精准的宇宙图谱,一点点揭开宇宙结构和物质分布的秘密。
到时候关于宇宙早期演化的更多谜题,说不定都能找到答案,人类对宇宙的了解也会更深入。
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