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一张包含4700万个星系的三维地图,刚刚完成了它最重要的五年绘制工作。但当你以为

一张包含4700万个星系的三维地图,刚刚完成了它最重要的五年绘制工作。但当你以为故事到此落幕时,科学家会告诉你:真正的好戏,从现在才开始。

这张地图出自暗能量光谱巡天项目,简称DESI。它坐落在美国亚利桑那州的基特峰国家天文台,过去五年里,这台仪器持续扫描夜空,不仅记录了4700万个星系的位置,还捕捉了2000万颗恒星的数据,时间跨度长达110亿年。今年,它的第一轮正式巡天画上了句号。

对公众而言,一项大科学工程的结束往往意味着尘埃落定。但天体物理学的逻辑是反过来的:巡天结束,才是数据淘金的起点。DESI共同发言人、加拿大滑铁卢大学天体物理学家威尔·珀西瓦尔打了个比方:“一旦你拿到这样一张星系巡天地图,就等于坐拥了一座信息的金矿。”他说,星系在宇宙中的分布方式编码了大量物理信息,而其中绝大部分宝藏还没被挖出来。

要理解这座金矿的价值,得先回到一个基本问题:宇宙在如何膨胀。

目前最主流的宇宙学模型依赖一个叫“宇宙学常数”的概念,用希腊字母Λ表示。这个常数最早是爱因斯坦引入的,用来描述一种让宇宙加速膨胀的神秘力量,称为暗能量。在标准模型里,暗能量的核心特质是“恒定”:无论宇宙怎么膨胀,它的能量密度始终保持不变,不随时间变化。

去年,DESI团队用前三年的观测数据抛出了一枚深水炸弹。他们的分析提示,暗能量可能在演化,而非恒定不变。如果属实,宇宙将如何终结便成了一个开放问题。

美国加州大学欧文分校的天体物理学家凯夫·阿巴扎吉安解释说:如果得到证实,这将是一项能改写教科书的重大发现。但他紧接着补了一句关键的话,目前这个结果的统计证据还不够硬,必须由另一项独立巡天实验交叉验证,才算真正站住脚。

天文学家追问暗能量是否恒定,不只是好奇心驱动。答案藏在理论与观测的拉锯战里。葡萄牙里斯本大学天体物理学家玛丽娜·科尔特斯亲身经历了DESI的早期阶段。她说,从粒子物理学的理论框架出发,宇宙学常数Λ几乎塞不进去,两者之间存在无法调和的矛盾。这让暗能量的本质成为物理学最深的一根刺。可每次观测结果出来,宇宙都在顽固地告诉我们:Λ看起来就是对的。科尔特斯把这种胶着状态形容为一场拔河,绳子一头是宇宙拿出的铁证如山,另一头是理论物理学的百年大厦。

这正是DESI五年的完整数据集如此重要的原因。无论它最终证实暗能量确实在演化,还是用前所未有的精度再一次加固Λ的地位,科学都无法绕开它的结论。用科尔特斯的话说,即便是后一种情况,DESI也将用大幅提高的精确度堵死所有模棱两可的空间,“让懒惰的理论学家没有借口再拖延下去”。

但眼下,拿到全部数据只是万里长征第一步。珀西瓦尔解释,处理这种级别的数据需要极尽谨慎。团队成员要建造虚拟宇宙,生成模拟的星系目录,再把真实观测流程套进去,反向检验分析方法本身会不会引入偏差。换句话说,要先在假数据上测试工具,确保工具本身没有问题,再去碰真数据。

这还只是开始。到目前,团队排好日程的论文批次就有六批,每批包含五到十篇科学论文,覆盖不同课题,而所有这些分析仍然只用到前三年的数据。至于五年完整数据,珀西瓦尔预测需要两到四个月才能处理完毕、交付科学分析。仪器本身还没关机,它会继续执行补充巡天任务,一直运行到2028年前后。

更多答案或许也不只来自DESI一家。欧洲空间局的欧几里得太空望远镜同样在搜寻暗能量的踪迹,它计划在今年10月发布第一轮数据。阿巴扎吉安说,如果两个独立实验都看到暗能量在演化,并且特征一致,那这件事就真正踏上了通往重大发现的路。此外,DESI团队还在与鲁宾天文台商讨合作,计划开展超新星联合巡天。下一代接替这两个项目的规划方案,也已出现在预印本网站上。

几十亿年的星系演化史,如今被压缩成了硬盘里的数据。真正的挖掘,现在开始。

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图为DESI 五年观测的宇宙结构图(局部),图中每一个点代表一个星系,密度较高的区域展示了星系与星系团如何汇聚成宏伟的“宇宙网”,图源:DESI Collaboration and DESI Member Institutions/DOE/KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor

信源:Lee, Gayoung. "Largest 3D Map of the Universe Is Adding Serious Fuel to the Cosmology Crisis." Gizmodo, 26 Apr. 2026