世界上最大宇宙三维地图发布

2025年3月20日，北京时间，在美国物理学会年会上，由全球70多家科研机构共同组建的暗能量光谱巡天(DESI)合作小组向世界发布了关于暗能量的最新研究成果，并同时披露了该项目第一年的光谱数据。根据合作小组的研究，他们利用前三年收集的数据，结合其他天空巡逻信息，发现暗能量对宇宙膨胀的影响可能会随着时间的推移而减弱，这表明可能有超出现行宇宙标准模型的新物理。

在此次发布中，DESI合作组还向世界公开了第一年的观测数据，构建了迄今为止最大的宇宙三维地图，包括近1870万个星系、类星体和恒星的信息。其中，河外天体的数量是之前所有光谱巡天项目总数的两倍多。

中国科学院国家天文台研究员邹虎团队积极参与DESI项目的科学运行，为数据释放贡献了重要的增值星表，促进了科学发现的进展。国家天文台研究员赵公博团队牵头DESI国际合作组开展暗能量动力学性质研究，相关研究成果近期将向世界公布。

据研究人员介绍，宇宙学红移巡天通过测量河外天体的红移来构建宇宙物质的三维空间分布，为研究暗能量提供了关键数据。作为驱动宇宙加速膨胀的未知成分，暗能量的性质可以通过重子声波振荡(BAO)揭示了宇宙早期声波留下的密度波纹。BAO在物质分布中形成的特征尺度(约5亿光年)可视为“标准尺度”。通过测量不同红移的实际角径，科学家可以准确计算宇宙膨胀率的历史变化，然后分析暗能量的进化规律。

DESI是由来自世界各地70多家机构的900多名研究人员共同参与的国际暗能量实验，由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室领导。该项目使用了基特峰国家光学天文台的4米Mayall望远镜，并通过5000根光纤收集了遥远星系的光线。在理想的观测条件下，DESI每20分钟收集5000个天体的数据，每晚捕获超过10万个星系。这使得研究人员能够确定宇宙膨胀中光线的“红移”程度，从而以三维形式绘制宇宙，重建其详细的增长历史。

DESI合作组利用最大的宇宙三维地图(包括近1500万个星系和类星体)来跟踪过去110亿年暗能量的影响。

研究人员整合了DESI数据、宇宙微波背景、超新星和弱引力透镜的研究成果，发现当前的宇宙学标准模型很难解释所有的观测结果，而暗能量随时间变化的模型更符合这些数据。“宇宙学常数”的暗能量可能会以意想不到的方式随着时间的推移而进化，这对当前的标准宇宙学模型提出了挑战。

目前，支持暗能量演化的证据尚未达到物理黄金标准的“5”σ发现阈值，结合DESI数据和其他研究数据集，当前置信范围为2.8至4.2σ之间。随着巡天工作的进展，置信度可能达到黄金标准，这将促进现有标准宇宙学模型的修正。

DESI合作组还披露了第一年的发布数据。该数据集创造了最相似的类别，包括约400万颗恒星、1310万颗星系和160万颗星体。与DESI早期数据发布相比，数据量(EDR)增加约10倍，天区覆盖范围扩大7倍。DR1包括2021年5月至2022年6月“主巡天”的第一年数据，以及前五个月的“巡天验证”阶段数据。

虽然DESI巡天的主要使命是揭示暗能量的奥秘，但DR1的第一次数据发布也可能给天体物理领域带来新的发现，如星系和黑洞的进化、暗物质的本质和银河系的结构。DR1数据还包括25个增值星表，专门用于特定的科学目标。国家天文台邹虎领导的研究小组提供了一个重要的星表，包括近1500万颗星系的精确恒星质量和发射线测量，以及多波段和全光谱的星系建模结果，丰富了对星系性质的估计。

邹虎团队基于DESI巡天数据，对极端特征星系、星系周介质、星系团、活动星系核和银河系结构进行了深入研究，在“变脸”活动星系核、恒星本身、极端贫困金属星系等研究领域取得了许多重要成果。