利用美國國家航空暨太空總署（NASA）的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST），天文學家們創建了迄今為止最詳細的宇宙網地圖，這是連接宇宙中所有星系的巨大結構。由加州大學河濱分校的研究人員領導的團隊，將這個龐大的網絡追溯到宇宙僅約十億年前的時期。
宇宙網是宇宙巨大的、骨架狀的結構。它由暗物質和氣體組成的纖維狀和片狀結構構成，環繞著被稱為空洞的巨大、幾乎空無一物的空間區域。這些結構共同構成了宇宙的大尺度結構，將星系和星系團連接起來，跨越巨大的距離。
這些發現發表在《天文物理學期刊》上。研究人員依靠JWST迄今為止最大的巡天項目COSMOS-Web，研究了在宇宙137億年的歷史中，星系是如何在宇宙網中排列的。
JWST開啟宇宙的新視野
自2021年發射以來，JWST極大地擴展了科學家研究遙遠宇宙的能力。其高靈敏度的紅外儀器能夠探測到早期望遠鏡無法看到的微弱星系，使天文學家能夠回溯更遠的時間，並穿透厚厚的宇宙塵埃雲。
為了利用這些能力，一個國際團隊創建了COSMOS-Web，這是為這架太空望遠鏡選定的最大通用觀測者（GO）計畫。GO計畫是研究人員獲得JWST觀測時間的主要途徑。該巡天覆蓋了約等於三個滿月大小的連續天空區域，並專門設計用於繪製宇宙網的地圖。
「JWST徹底改變了我們對宇宙的看法，而COSMOS-Web從一開始就旨在為我們提供觀察宇宙網所需的廣闊、深入的視角，」加州大學河濱分校和卡內基天文台的研究生、該研究的主要作者Hossein Hatamnia說。「我們首次能夠研究從宇宙誕生十億年前到鄰近宇宙的整個宇宙時間尺度上，星系在星系團和纖維狀結構中的演化。」
鄰近宇宙指的是地球約10億光年範圍內的區域。光年，約等於5.88兆英里，是衡量光在一年內傳播的距離。
宇宙網細節更清晰
加州大學河濱分校物理學和天文學傑出教授、Hatamnia的導師Bahram Mobasher表示，基於JWST的新地圖比哈伯太空望遠鏡先前對同一區域的觀測揭示了更多資訊。根據Mobasher的說法，直接比較顯示，先前數據中模糊在一起的結構，現在JWST能夠清晰地分離出來。
「深度和解析度的飛躍確實意義重大，我們現在可以看到宇宙網在宇宙僅誕生幾億年前的樣子，這是一個以前JWST幾乎無法觸及的時代，」Mobasher說。「過去看起來像單一結構的東西，現在解析出許多結構，以前被抹平的細節現在清晰可見。」
Hatamnia表示，更清晰的地圖來自JWST兩大主要優勢的結合。
「望遠鏡在同一片天空區域探測到更多微弱的星系，並且對這些星系的距離測量更加精確，」他說。「因此，每個星系都可以被放置在正確的宇宙時間切片中，從而提高了地圖的解析度。」
宇宙網數據公開發布
延續COSMOS的開放科學傳統，研究團隊已公開發布了大規模結構地圖。
「用於構建地圖的處理流程、包含164,000個星系及其宇宙密度的目錄，以及展示宇宙網在數十億年來演化的影片，都已向公眾發布，」Mobasher說。
該論文題為「COSMOS-Web中的大尺度結構：利用最大的JWST巡天追蹤高達z約7的宇宙網中的星系演化」。
來自美國、丹麥、智利、法國、芬蘭、瑞士、日本、中國、德國和義大利的研究人員也為該研究做出了貢獻。
該研究的資金來自歐洲聯盟「2020年地平線」研究與創新計畫提供的補助金。
