天文学家创建遥远宇宙的3D地图

时间：2021-10-08 08:58:01来源：

宇宙网的3D地图在地球上的108亿年，由在体积背后的24个背景星系的光谱中观察到的氢气印记。这是第一次在宇宙的这种遥远部分中的大规模结构直接映射。

使用类似于X射线计算机断层摄影成像的新技术，一支天文学家团队创造了青少年宇宙的第一个三维地图 - 大爆炸后30亿多年。

使用来自星系的极微弱的光线10.8亿光年，科学家们创造了一片青少年宇宙的最完整，三维地图之一。该地图显示了在今天宇宙的一部分暗物质的一部分时从低于低密度的氢气网。

由Khee-Gan Lee和他的团队在Max Planck天文学团队领导的新研究与Berkeley Lab和UC Berkeley的研究人员一起发表，即将发布在即将发布的Astrophysical Journy Books。

除了在伯克利实验室的David Schlegel说，除了在年轻时提供一部分宇宙的新地图，该工作表明了一种新的高分辨率宇宙地图技术。他说，使用遥远星系与背光氢气背光的新技术可能会通知未来的映射项目。一个这样的项目可以是所提出的暗能谱仪（DESI）。由Berkeley Lab管理，Desi的目标是尚未制作宇宙最完整的地图。

“Desi被设计而不能从最遥远，微弱的星系中提取这些信息，”Schlegel说：“现在我们知道这是可能的，Desi承诺更加强大。”

艺术家的印象说明了Lyman-alpha断层扫描的技术：作为来自遥远背景星系的光（黄色箭头）穿过宇宙向地球行驶，它们被前景宇宙网中的氢气追踪的吸收签名印记。通过在一小块天空中观察许多背景星系，天文学家能够使用类似于医疗计算机断层扫描（CT）扫描的技术来创建宇宙网的3D地图。

宇宙的第一个大3D 3D地图是使用来自1998年开始的Sloan Digital Sky Square（SDSS）的数据创建。多年来，调查提供了数据，以便在约10亿光年内制作附近宇宙的高分辨率地图。最近的望远镜升级延伸了我们将宇宙映射到大约60亿光年的能力，但是，根据Schlegel的说法，这是一些相当粗略的地图，在某些地区具有不完整的数据。下一代地图将来自Desi项目，计划于2018年开始运作待定资金。Desi将允许科学家可视化SDS的数量的10倍，并将延长约10亿光年。

Schlegel说，超过10亿光年，期望是地图会变得稀疏。原因：计划使用熟悉的技术，使用了Quasars的熟悉技术，这是不幸的，散落和少数。该技术采用称为莱曼-α森林吸收的现象，依赖于地球和远处的额外的氢气存在巨大的氢云。在一定的距离处，通过光的红色转移来测量，天文学家可以基于准光的吸收来确定氢的密度。问题是，这仅提供有关沿视线氢的存在的信息，而不是超过较大的空间。

“这是一个非常奇怪的地图，因为它不是真正的3D，”Schlegel解释道。“这是所有这些串;我们没有像Quasars之间的东西的图片，只是沿着串的东西。“

研究人员认为他们的新技术，它使用众多远程星系的微弱光而不是稀疏的Quasars，可以填补这些串之间的间隙。

Schlegel说，在这项研究之前，没有人知道进一步超过10亿光年的星系可以提供足够的光线，所以Schlegel说。但是，今年早些时候，该团队在短暂的天空中短暂休息期间收集了凯克-1望远镜的四个小时数据。“它结果是足够的时间证明我们可以这样做，”Schlegel说。

当然，星系的光线确实非常微弱。为了将它用于地图，研究人员需要开发算法以从天空中减去光线，否则将淹没一条银河系信号。Schlegel开发了该算法来做到这一点，而UC Berkeley的Carty Stark和Martin White修改了一个名为Wiener滤波器的现有算法，以在标准膝上型计算机上的一分钟内创建3D地图。

由于该项目是一个概念验证，研究人员正在计划未来的Keck-1望远镜时间来延长他们映射的空间量。“这种技术非常高效，获得足够的数据在一侧覆盖数亿个轻的年度的卷，不需要很长时间，”Khee-Gan Lee说。

本研究得到了美国能源部科学办公室的支持，并利用了位于伯克利实验室的国家能源研究科学计算中心（NERSC）的设施。