宇宙全景(迄今为止最精确的宇宙地图)
29篇新论文，345个观测夜，包含2.26亿个星系，跨越宇宙70亿光年，超过天空...
这些数字可以概括暗能量巡天(DES)团队发布的最新成果。利用一个巨大的天空空区域内有史以来更大的星系样本，用迄今为止最精确的测量方法，测出了宇宙的构成和变化。科学家发现，一般来说，物质在整个宇宙中的分布与更佳宇宙学模型——宇宙学标准模型的预测是一致的。同时也有了一些有趣的新发现，有待进一步探索。
众所周知，常规物质只占宇宙的5%左右，其余95%都是“未知”的。宇宙学家假设暗能量通过抵消引力驱动宇宙加速膨胀，约占宇宙总能量和物质的69%。剩下的部分叫做暗物质，它的引力影响可以把星系聚集在一起。
宇宙中常规物质、暗物质、暗能量分布示意图。图片来源: *** ·阿卜杜拉，加州大学河滨分校
暗物质和暗能量神秘而不可观测。但DES试图通过研究它们之间的“角力”如何在宇宙时间中塑造宇宙的大尺度结构来阐明它们的本质。
为了量化暗物质的分布和暗能量的影响，DES依赖于两个主要现象。
首先，在大尺度上，星系并不是随机分布在各处空，而是由于暗物质的引力而形成 *** 结构。德斯测量了这个“宇宙网”在宇宙历史中是如何进化的。相反，形成宇宙网的星系团可以揭示暗物质密度较高的区域。
其次，DES通过弱引力透镜探测暗物质的特性。当来自遥远星系的光在Tai 空中传播时，常规物质和暗物质的引力都会使其弯曲，导致从地球上看到的星系图像失真。DES科学家可以通过研究遥远星系表面形状的排列以及它们与附近星系的相对位置来推断暗物质在宇宙中的空分布。
在6年的时间里，DES用智利托洛洛山美国天文台的Victor M Blanco望远镜上的暗能量相机拍摄了黑夜空。它在758个夜晚的观测中勘测了5000平方度，几乎是全天的八分之一空，记录了上亿个天体。在相机天空空中选择10个区域作为“深场”，在整个观测过程中反复成像。通过叠加这些图像，科学家可以瞥见更遥远的星系。
在相机天空空中选择10个区域作为“深场”，在整个观测过程中反复成像。|图片来源:暗能量调查
最近发表的结果利用了整个项目前三年的数据，其中包含了345个夜晚观测到的2.26亿个星系，从而绘制出了迄今为止更大、最精确的相对现代星系分布图。
分析DES收集的大量数据是一项极其困难的任务。该团队首先从之一年的数据开始。这个过程让研究人员积累经验，为以后用更复杂的技术分析更大的数据集做准备。
这些分析是前沿的，需要人工智能和高性能计算。通过用弱引力透镜研究1亿个遥远星系的形状，科学家们绘制了一幅非常精确的星系和暗物质地图。而观测和建模方面的进展，再加上数据的增加，使得团队能够以前所未有的精度确定宇宙的密度和浓度。
这张地图显示了宇宙中暗物质的模式。图片来源:n .杰弗里/暗能量调查合作
除了分析弱引力透镜的信号，des还精确测量了其他“探针”，它们都以独立的方式约束了宇宙学模型，例如更大尺度上的星系聚集(重子声学振荡)，大质量星系团的频率，以及Ia型超新星亮度和红移的高精度测量。这些额外的测量结合弱引力透镜分析，将对宇宙学标准模型施加更严格的约束。
为了测试当前的宇宙模型，DES的科学家将他们的结果与欧洲航天局(ESA)普朗克天文台的测量结果进行了比较。普朗克使用的光信号称为宇宙微波背景(CMB)，可以追溯到大爆炸后40万年的早期宇宙。普朗克的数据给出了130亿年前宇宙的精确视图，而宇宙学标准模型预测了暗物质至今的演化。如果DES的观测结果与这个预测不一致，那么宇宙可能还有未被发现的一面。
一个有趣的结果是，无论是DES还是之前的其他弱引力透镜项目，包括超广角主焦相机巡天(HSC)和千方巡天(KiDS)项目，它们的结果都表明当前的宇宙比预测的更平滑，引力透镜效应比预期的更小。换句话说，暗物质的聚集程度更低。科学家们都说这是一个值得进一步研究的发现。
然而，考虑到实验的不确定性和其他因素，该团队仍然认为，总体而言，DES的观测结果与宇宙学标准模型的预测是一致的。
由于DES研究附近和数十亿光年以外的星系，其地图不仅提供了当前宇宙大尺度结构的快照，还可以提供这种结构在过去70亿年中如何演变的“电影”。
2019年DES已经完成了对night 空的观测。根据从前半部分数据分析中获得的经验，该小组目前正准备处理完整的数据集。DES的最终分析有望描绘出更准确的宇宙暗物质和暗能量图景，DES开发的新方法为未来探索宇宙奥秘铺平了道路。
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