天文学家利用NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)绘制出了迄今最详细的宇宙网地图——这个连接星系、类似骨架的巨大结构。由加州大学河滨分校研究人员领导的团队,将这张星际脚手架追溯至宇宙仅10亿岁时的状态,证明连宇宙建筑也需要好好翻新。

对于外行来说,宇宙网是宇宙的结构骨架:由暗物质和气体构成的细丝与薄片,环绕着巨大而空旷的虚空。可以把它想象成宇宙版的蜘蛛网,只不过蜘蛛是星系,蛛丝是看不见的暗物质。这项发表在《天体物理学杂志》上的研究,依赖于JWST迄今最大的巡天项目COSMOS-Web,该巡天研究了星系在137亿年的宇宙历史中如何在这个网内排列。

自2021年发射以来,JWST一直在展示其红外肌肉,探测到早期望远镜只能梦想的暗淡星系。COSMOS-Web巡天覆盖了大约三个满月大小的天区,专门设计来全面绘制宇宙网。“JWST彻底改变了我们对宇宙的看法,”UCR研究生、第一作者Hossein Hatamnia说,并补充道,我们首次可以研究从宇宙10亿岁到附近宇宙(距地球约10亿光年内)的星系演化。(提醒一下,一光年约5.88万亿英里,大约相当于你不停开车开十亿年的距离。)

UCR杰出教授、Hatamnia的导师Bahram Mobasher指出,JWST的地图揭示了哈勃望远镜对同一区域观测时远未发现的细节。“以前看起来像单一结构的东西现在分解成许多,”Mobasher说,暗示哈勃基本是在用老花镜,而JWST则做了全套验光检查。望远镜的双重优势——探测更多暗淡星系和更精确测量距离——使每个星系都能被放入正确的宇宙时间切片,从而提高了地图的分辨率。

作为一次罕见的科学慷慨之举,该团队向公众发布了这些大尺度结构地图,包括一个包含16.4万个星系的目录、它们的宇宙密度,以及一段展示宇宙网在数十亿年间演变的视频。这篇题为“COSMOS-Web中的大尺度结构:利用最大JWST巡天追踪宇宙网中星系演化至红移z∼7”的论文,涉及来自美国、丹麦、智利、法国、芬兰、瑞士、日本、中国、德国和意大利的研究人员。资金来自欧盟的Horizon 2020计划,因为连宇宙结构也需要欧盟拨款才能被好好绘制。