研究人員開發了一種模型，可以揭示星系的顏色與其距離的關係，用於測量宇宙結構。研究人員利用望遠鏡觀測和光譜分析宇宙的結構和年齡，研究暗物質和暗能量如何影響星系的形成和分佈。
宇宙演化我們的宇宙大約有 138 億年的歷史。在這漫長的時間裡，最初最微小的不對稱已經發展成我們可以透過夜空中的望遠鏡看到的大規模結構：像我們自己的銀河系這樣的星系、星系團，甚至更大的物質或細絲聚集體氣體和灰塵。
這種成長發生的速度至少在當今的宇宙中取決於自然力之間的某種摔角比賽：暗物質透過其引力將所有物體聚集在一起並吸引額外的物質，能否抵抗闇能量，暗能量推動宇宙的發展宇宙之間的距離是否越來越遠？
「如果我們能夠精確測量天空中的結構，那麼我們就可以觀察到這場鬥爭，」慕尼黑大學天文物理學家丹尼爾·格倫（Daniel Grün）說。
這就是望遠鏡觀測項目發揮作用的地方，它可以非常精確地捕捉大片天空的影像。例如，智利的布蘭科望遠鏡和最近投入使用的歐幾裡得衛星進行的暗能量測量。慕尼黑大學的科學家多年來一直參與這兩個項目，包括擔任領導職務。
宇宙距離測量的挑戰
儘管精確地確定各個結構和星系與我們 阿聯酋 電話號碼庫 的距離並不總是那麼容易，但這至關重要。畢竟，星系距離我們越遠，它的光傳播到我們這裡的時間就越長，因此透過其觀測所揭示的宇宙快照就越古老。
一個重要的資訊來源是觀測到的星系顏色，這是透過布蘭科等地面望遠鏡或歐幾裡得等衛星測量的。 領導的團隊發表在《MNRAS》雜誌上的一項新研究分析了迄今為止最大的數據集，並揭示了各種星系的顏色實際上反映了它們的真實距離。
光譜學和紅移原則上，星系的距離可以透過光譜學來精確確定。這涉及測量遙遠星系的譜線。隨著整個宇宙的膨脹，星系離我們越遠，它們的波長似乎就越長。這是因為遙遠星系的光波在到達我們這裡的漫長旅程中被拉長了。
這種被稱為紅移的效應也會改變儀器在星系影像中測量到的表觀顏色。它們看起來比實際更紅。這類似於我們在救護車經過我們並離開時明顯的警報聲中聽到的多普勒效應。
“如果我們能夠將距離資訊與星系形狀的測量結合起來，我們就可以從光的扭曲中推斷出大尺度的結構。
星系多樣性和數據集成
傑米·麥卡洛 (Jamie McCullough) 是慕尼黑 需求產生：定義並幫助您入門的最佳實踐 大學和史丹佛大學的博士研究員。在她的分析中，她使用了暗能量光譜儀器 ( DESI ) 的光譜測量以及迄今為止最大的數據集來精確測量星系顏色 (KiDS-VIKING)。
具體來說，作者將來自DESI 的總共230,000 個星系的光譜數據與KiDS-VIKING 巡天中這些星系的顏色相結合，並利用這些資訊來確定星系距我們的距離與其觀測到的顏色和亮度之間的關係。宇宙中沒有兩個星係是相同的，但對於每一類相似的星系，觀測到的顏色和紅移之間都存在著特殊的關係。
「如果我們能夠將距離資訊與星系形狀的測量結合起來，我們就可以從光的扭曲中推斷出大尺度的結構，」傑米·麥卡洛說。
研究結果使得統計確定歐幾里德或暗能量巡天拍攝的圖像中觀察到的每個星系的真實距離成為可能。
穿越數百萬個星系的互動飛
這段 360 度影片展示了穿越數百萬 細胞數據 個星系的互動式飛行，並使用 DESI 的座標數據繪製了地圖。圖片來源：DESI
理解宇宙結構的進展透過分析觀測到的星系影像的扭曲，科學家將能夠了解當今和數十億年前宇宙結構的行為，並更好地理解它們。這將產生對宇宙演化歷史的見解。
為了能夠隨著時間的推移觀察結構形成的過程，你不需要等待數十億年；測量距地球不同距離的結構就足夠了。僅憑圖像，這幾乎是不可能的，因為你無法僅根據圖像中的外觀來判斷星系與我們的距離。傑米·麥卡洛（Jamie McCullough）的研究提供了一個模型，透過星系的明顯「顏色」告訴我們它與我們的距離，從而找到了解決這個問題的關鍵。
宇宙力量正在發揮作用這種對不同距離星系的精確觀測和分佈的主要目標是深入了解暗物質和暗能量的自然力量之間的偉大摔跤比賽。
「要真正了解正在發生的事情，您必須能夠觀察這場比賽的各個回合，」格倫說。這是因為暗能量即將趕上並可能阻止宇宙中更大質量累積的形成。
“只有到那時，我們才能了解暗物質和暗能量到底是什麼，以及它們中的哪一個最終會佔上風。